一种实现目标识别与跟踪的轮式移动机器人设计及实验.pdf

西安电子科技大学
硕士学位论文
一种实现目标识别与跟踪的轮式移动机器人设计及实验
姓名:盖萌萌
申请学位级别:硕士
专业:精密仪器及机械
指导教师:李团结
20090101
摘要直流电机控制、传感器数据采集以及远程控制等方面的设计;在控制软件部移动机器人本文在参考了国内外现有机器人的基础上,设计了一台智能轮式移动机器人实验样机,并在实验样机上进行了人体目标识别、跟踪以及避障等方面的研究与实验。首先,给出了机器人的总体设计方案及机器人机械结构、硬件电路以及控制软件这三部分详细的设计方案。在机械部分给出了原动与传动系统、材料选择、底盘安装以及结构等方面的设计;在硬件电路部分给出了总体硬件结构、无线通讯、分给出了总体软件架构、避障以及环境信息检测等方面的流程设计。然后,给出了机器人识别人体目标的具体方法。分别给出了机器人系统中视频的采集、视频图像的预处理以及基于特征的人体目标识别方法。在视频帧图像预处理阶段,提出了一种快速实用的阴影消除方法。在目标识别阶段,实现了基于局部特征的目标识别方法。最后给出了识别算法的实验验证。最后,给出了机器人跟踪人体目标的方法及实验。给出了将视频信息与超声波信息相结合,实现跟踪人体目标的方法、仿真及实验。将控制理论中的闭环反馈思想引入到视频跟踪过程中,提出了一种新的算法,即“一种多层分段式刂算法”。给出了将跟踪与避障策略相结合的机器人运动控制方法,并进行了计算机仿真以及实验验证。关键词:目标识别与跟踪避障
越琾眈盟利’產靣,缸趿辨畂琱,仃縞。琩,龟也蒾甋騨鎤篽币,,琧瑆琺甧..’.猼,琣,瓵蠖゛.,,,狿⒖骽猯.【
本人签名:,于保密,.在一年解密后适导师签名:垄遥垄日期竺竺:竺关于论文使用授权的说明西安电子科技大学学位论文独创性虼葱滦声明本人签名:查鲴姻导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标申请学位论文与资料若有不实之处,本人承担一切的法律责任。本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定,即:研究结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。秉承学校严谨的学风和优良的科学道德,本人声明所呈交的论文是我个人在注和致谢中所罗列的内容以外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果;也不包含为获得西安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做了明确的说明并表示了谢意。生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件,允许查阅和借阅论文;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证,毕业后C艿穆畚脑诮饷芎笞袷卮斯娑用本授权书。,琁
第一章绪论移动机器人概述机器人跟踪目标的研究现状检测障碍,并配有高精度激光导航系统。.的导航系统需要光码条来实日本旧杓屏朔氯嘶魅薃,等等。与国外发达国家相比,我国开展移动机器人的研制起步较晚【⑹泳酢⒂镆羰侗鹩牖峄肮δ苡综上所述,移动机器人目前无论在国内还是在国外都是一个热门的研究方机器人技术综合了多学科的发展成果,集成了智能控制、人工智能、信息处理、图像处理、检测与转换等专业为一体,跨机械、电子、自动控制、计算机等多学科,代表了高技术的发展前沿,它在人类生活应用领域不断扩大,因此移动机器人的研究已经成为国内外研究的一个热点【俊移动机器人目前在欧美、日本等西方发达国家已经广泛应用于五大领域:医疗福利、商场超市、餐厅旅馆、维修清洗和家庭服务【拦鶧居隬工业公司年代初合作生产的地面吸尘机器人—,它采用超声传感器现机器人定位,限制了其应用范围。公司设计了另外一种清洁机器人。,它不需要导引条或定位路标,但需要操作者辅助其完成对清扫区域周边的探测,因而其清扫区域限于简单的矩形区域。另外,。中科院自一体的智能移动机器人。香港城市大学智能设计、自动化制造中心的自动导航车和服务型智能移动机器人。中科院沈阳自动化所研究的头辣魅恕I海交通大学研制的基于全景视觉的足球机器人,台湾交通大学的家庭服务机器人,守彳手。向,由于它的种种优势,无论是在军事上、工业上还是在民用上都将担任必不可少的重要角色。经过几十年的研究,国内外的研究学者在机器人跟踪目标方面取得了很大的进步。根据跟踪的方法可分为基于目标识别的跟踪和基于运动的跟踪两类:基于识别的跟踪是在连续帧中将目标识别出来并确定出目标的位置,跟踪可以在三维盘莹盘譬
图像的特征量,然后按照一种或几种相似性度量对二者进行比