基于双目视觉移动机器人的路径规划和避障研究

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1、万方数据54622009，30(23)计算机工程与设计ComputerEngineeringandDesign·人工智能·基于双目视觉移动机器人的路径规划和避障研究赵静，陈一民(上海大学计算机工程与科学学院，上海200072)摘要：提出了一种移动机器人路径规划和避障的系统设计方案，实现了移动机器人自主行进的路径规划和自动避障功能．详细说明了如何采用立体视觉实现对环境的探测，利用图像处理算法的组合分离出地面、背景、障碍物和目标物，采用边界不变矩实现障碍物和目标物的区分，改进了经典的人工势场法进行路径的规划，根据模糊控制原理设计了避障控制器和避障规则。实际的运行结果表明了

2、该系统的可行性和有效性，该系统实现了移动机器人利用自身传感器感知环境信息，动态规划行进路径，成功躲避障碍物等功能．关键词：移动机器人；双目视觉；图像处理；不变矩；人工势场；模糊控制中图法分类号：TP391．4文献标识码：A文章编号：1000．7024(2009)23-5462-05ResearchofpathplanningandobstacleavoidancemobilerobotbasedonbinocularvisionZHAOJing．CHENYi—min(SchoolofComputerEngineeringandScience，ShanghaiUnive

3、rsity,Shanghai200072，China)Abstract：Asystemdesignschemeofmobilerobotisproposed．Themobilerobotimplementsthefunctionofpath-planningandobstacleavoidance．Thepaperexplainshowtopercepttheenvironmentbybinocularvision,howtoseparatetheground，backgroundandobjectsbyusingacombinationofsevemlimagepr

4、ocessingalgorithm，andhowtodistinguishtheobstaclesandtargetbyimagestatisticalchard—cteristics．Atthesametimeweplanthepathbyimprovingartificialpotentialfield,anddesignafuzzycontrollerandformulatingase-quenceofobstacleavoidancerulesbasedonfuzzyIo#c．Theresultofthesystemprovesthatthedesignisf

5、easibilityandvalidity．Themobilerobotsystemrealizetherequestoftheproject：inthehelpofbinocularvisionsensors，planningapathdynamicallyandavoidingtheobstacles．Keywords：mobilerobot；binocularvision；imageprocessing；momentinvariants；artificialpotentialfield；fuzzycontrol0引言I系统结构框架移动机器人的一个主要功能要求是通

6、过其自身的传感器对外界环境进行采集、感知和分析，实现在有障碍物的条件下，向目标物自主行进，完成一些特定的任务。国内外诸多研究机构对移动机器人的自主行进做了不少的研究，有些移动机器人己成功应用于军事、工农业生产“刮、科学研究¨1、生活娱乐删等多个方面。移动机器人的自主行进牵涉到运动学、信息论、图像学、人工智能等多个学科，集中体现了计算机技术和人工智能的最新成果。因此对于该项研究，除了使移动机器人可以完成自动追踪、自动驾驶、自动避障等功能外，在研究过程中，通过对机器视觉、信息处理、人工智能等领域的研究，可以进一步提升这些相关技术的水准，对生产、科研、勘探领域都具有重要的学

7、术价值和应用意义。针对这些情况本文重点讨论我们设计的基于双目视觉移动机器人在自主行进中的路径规划和障碍物躲避方面的问题，并介绍我们在这方面所做的研究工作和取得的研究成果。本文设计的基于双目视觉移动机器人路径规划和障碍物躲避系统，按照层次结构分为三层：运动控制层，行为控制层和行为规划层，如图l所示。为了保证系统运行的稳定性和扩展性，采用模块化的设计。运动控制层包括双目视觉信息采集模块和运动控制模块。在运动控制层，通过安置在机器人身上的双目摄像头探测环境信息，将信息通过无线信号收发器传送给行为控制层，进行环境信息的分析，根据双目摄像头得到的图像信息完成测