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基于多传感器的移动机器人障碍物检测与定位研究

何慧娟

   移动机器人是机器人学中的一个重要分支,其跨越计算机、自动控制、机械、电子等多个学科。在移动机器人的相关技术的研究中,移动机器人避障与路径规划是机器人研究的一个重要方向;本文以上海英集斯自动化技术公司生产的MT-R机器人为研究对象,研究基于摄像机视觉、超声传感器为主要的障碍物检测和距离感知传感器的移动机器人导航系统,并融合两个传感器的信息实现机器人的运动控制,完成避障功能,实现对现有平台的二次开发,具有一定的理论和现实意义。设计完成的内容如下: (1)介绍了移动机器人的研究状况、发展趋势,简单回顾了在国内外的研究现状;然后介绍移动机器人上常用的传感器,如何选择合适的传感器来感知环境信息。在比较各种传感器优缺点的基础上,综合考虑到实验室MT-R机器人的配置,选择超声波传感器和CCD视觉传感器组成机器人的传感器系统。 (2)对本课题研究的平台MT-R机器人的系统组成进行阐述。介绍了机器人硬件系统组成,主要包括机器人硬件配置、机械系统外形结构尺寸、电子系统组成及各部分功能; (3)阐述了超声对距离的检测原理并设计了超声检测界面,给出距离检测结果和自行避障结果,提出超声对障碍物检测的“桌洞效应”,必须结合其他传感器实现机器人的精确避障。介绍了视觉图像处理过程,主要包括图像采集、图像预处理、特征提取三个模块,并结合Matlab软件给出图像处理结果,得出障碍物边缘信息;建立了摄像机模型,对各坐标进行了转换,得出图像坐标X 、Y 与空间实际坐标X、Y之间的关系式,结合软件可计算出障碍物实际的宽度和高度信息,为机器人的定位和路径规划提供依据。 (4)介绍了移动机器人导航中的关键技术:多传感器信息融合技术。简单介绍多传感器融合原理及融合方法,提出各融合方法的优缺点;根据目前研究现状,提出改进的融合算法;本文采用神经网络对两种传感器信息进行融合,给出MATLAB仿真结果。 (5)进行相关软件的介绍和设计。 (6)对论文主要研究工作进行总结,深入剖析存在的问题,提出进一步研究工作。……   
[关键词]:移动机器人;障碍物检测;桌洞效应;图像处理;多传感器信息融合;神经网络控制
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:安徽工程大学2010年