基于SOPC的视觉轮式移动机器人的控制系统.pdf

中南大学
硕士学位论文
基于SOPC的视觉轮式移动机器人的控制系统
姓名:黄晓峰
申请学位级别:硕士
专业:通信与信息系统
指导教师:罗三定
20090525
摘要视觉信息处理长久以来面临实时性难题的挑战。在目前集成电路与开发工具等技术生态环境下,常见视觉式移动机器人存在功能简单与性能受限的不足,难以满足应用需求。针对这一现状,对用于提升处理速度的软硬件协同的图像处理系统展开了研究。相关工作还包括基于的视觉轮式移动机器人控制系统的设计。论文首先分析视觉信息处理的特点,然后根据这些特点,设计邻域提取电路与基于芟叩闹狈酵纪臣频缏返娜ú可杓乒ぷ鳎完成基于芟叩氖悠挡杉低サ纳杓乒ぷ鳌2捎猛枷癖咴检测与空域滤波等实验对领域提取电路进行了验证,使用逻辑分析仪与内存查看工具对视频采集系统进行了验证,采用软硬件协同的设计了视觉轮式移动机器人控制系统。具体设计包含基于的高精度机电控制器、无线网络通信、图像处理与控制算法的嵌入式程序实现、多点预瞄控制算法、动态路径分割算法等。路面实验验证了该系统设计的合理性。论文还给研究结果表明,基于的协同处理系统能显著改善实时性。基于的视觉轮式移动机器人能够较好地完成视觉信息提取、运动决策、机电控制和移动通信等任务,具有很好的应用前景。关键词软硬件协同处理,视觉移动机器人,,了基于的软硬件协同图像处理系统的架构。完成了中分割实验对协同处理架构进行了评估。出了多项式拟合法景深信息提取算法与加权最小二乘求解消失点求解算法。
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年』月丛日学位论文版权使用授权书原创性声明本人声明,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。尽我所知,除了论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,也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文,允许学位论文被查阅和借阅;学校可以公布学位论文的全部或部分内容,可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》,并通过网络向社会公众提供信息服务。作者签名作者签名:
第一章绪论研究背景视觉机器人概况随着现代电子信息技术、计算科学、现代传感技术与控制技术的发展,机器人可以执行或协助执行更多以前只能由人工完成的任务。在建筑、制造、军事、交通以及医疗等领域内,传统的技术正在这些科学技术的渗透下发生深刻改变,伴随而来的更先进的生产方式的出现。在一。些不适合于人工作业的危险工作环境或人工视觉难以满足要求的场合,常用机器视觉来替代人工视觉。近年来,机器视觉技术取得了较快发展,无论是硬件处理速度与数字图像算法都满足了很多现实应用的需求。目前实际应用或者潜在应用对视觉移动机器人智能化、网络协作化与低成本化的要求越来越高。这要求在机器人使用有限资源实现更多的功能,在有限的体积,功耗以及成本条件下完成传感、快速有效的环境信息提取、智能的运动决策、精确的机电控制以及网络化的远程通信等复杂任务。在机器人应用中,常采用机器智能与人工干预相协作的方式。在很多复杂任务中,也可以采用的多机器人系统协作的方式。无论对于人机协作还是机机协作,由于机器人的移动性,移动通信功能都是必需功能。目前常见视觉式移动机器人要么功能简单或者性能受限,要么系统臃肿、资源利用率低以及成本高,难以满足实际应用需求。是近几年来融⑶度胧较低秤隓等概念为一体的新设计方法。系统具有度高集成,软硬件可裁剪以及资源利用率高等特点。尤其适合适用于设计各种运算性能要求高、功能复杂、机电控制精度高、接口丰富、结构紧凑的视觉移动机器人的控制系统。本文针对机器人系统的应用需求,研究了基于的视觉移动机器人控制系统的设计。重点研究软硬件协同的实时图像处理系统的设计。机器人可以接受人类指挥,也可以执行预先编排的程序,也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。机器人执行的是取代或是协助人类工作的任务。随着机器人技术的不断成熟与发展,机器人研究的重点也逐步转向能在未知、复杂、动态环境中独立完成给定任务的自主式移动机器人的研究。自主移动机器入的主要特征是能够借助于自身的传感器系统实时感知和理解环境,并自主完成任硕士学位论文第一章绪论
广泛的应用:视觉检测、视觉测量、视觉识别、视觉监视阻及真空环境下的实时监控解决。绝大多数排爆机器人也采取了远程视频监控与遥控结台的方式工作,但是这种方式对操作人员的要求较高口】,且存在报多隐患。文献【畦出了一种