基于视觉预测的移动机器人控制方法的研究.pdf

分类号密级

UDC 注 1


学位论文

基于视觉预测的移动机器人控制方法研究


陈建均

指导教师周雪副教授
电子科技大学成都


(姓名、职称、单位名称)
申请学位级别硕士学科专业模式识别与智能系统
提交论文日期 论文答辩日期
学位授予单位和日期电子科技大学 2014 年 06 月 28 日
答辩委员会主席叶芃
评阅人于力康波

注 1:注明《国际十进分类法 UDC》的类号。
A MOBILE ROBOT CONTROL RESEARCH
BASED ON VISUAL PREDICTIVE CONTROL



A Master Thesis Submitted to
University of Electronic Science and Technology of China



Major: Pattern recognition and intelligent system
Author: Chen Jianjun
Advisor: Associate Professor Zhou Xue
School : School of Automation Engineering
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究
工作及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢
的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也
不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用
过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论
文中作了明确的说明并表示谢意。

签名: 日期: 年月日


论文使用授权
本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论
文的规定,有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和
磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位
论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、
缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。
(保密的学位论文在解密后应遵守此规定)
签名: 导师签名:
日期: 年月日
摘要
摘要
智能移动机器人在工业生产、军事国防、现场服务尤其是太空探索等方面有
着广泛的应用前景。视觉伺服是移动机器人技术中的一个重要研究领域,对提高
移动机器人的环境适应性和自主控制能力具有重要意义。移动机器人的视觉伺服
控制就是利用视觉传感器的反馈信息对移动机器人进行目标跟踪和运动运动控制。
对于移动机器人的视觉伺服控制技术研究,近年来已经取得了一些研究成果,但
仍存在一些问题尚未得到解决。对此,本文研究了视觉伺服中机器人的视野范围
约束和运动运动控制中的一些问题,主要工作总结如下:
1、提出了一种基于预测控制的移动机器人视觉伺服方法,将预测控制算法引
入到移动机器人的视觉伺服控制中,使用视觉特征的运动预测设计了一个多变量
的基于图像的移动机器人视觉伺服控制器。研究了移动机器人的摄像机的视野范
围约束问题,并设计了摄像机视野范围约束控制器。研究了移动机器人的运动控
制规律,将基于有限时域模型的预测控制应用于移动机器人的视觉伺服控制系统,
以此设计了移动机器人的运动控制器。
2、研究了基于有限时域模型的预测控制方法,给出了一种基于有限时域模型
的视觉特征一步预测控制模型和基于该预测模型的视觉伺服控制策略。建立移动
机器人系统中机器人运动模型,摄像机的成像模型和参考点的运动模型,分析了
这三者的运动学关系。
3、研究了移动机器人视觉伺服控制的基本原理和视觉伺服控制的分类方法和
相关算算法方法和相关算法,并结合移动机器人的特点分析了移动机器人伺服控
制中视觉特征的识别方法。此外,还对空间中的坐标变换和摄像机的几何影射也
进行了研究。
本文对上述研究成果进行了仿真验证,仿真结果表明该方法在期望视觉特征
所在的位姿已知的简单无障碍平面环境中使移动机器人能够快速从初始视觉特征
移动到期望视觉特征,并且参考物始终能够保持在摄像机视野中。

关键词: 移动机器人、基于图像的视觉伺服控制、模型预测控制

I
ABSTRACT
ABSTRACT
Mobile robot technology is the highest achievements of human intelligence which has
long-term and urgent applications