基于Kinect的移動機器人同時目標跟蹤與避障.pdf

1、隨著社會的進步和科技的發(fā)展，機器人技術越來越受到人們的重視，從工業(yè)生產到日常生活、從軍事應用到太空探索，都可以見到機器人尤其是移動機器人的身影。為了適應復雜的工作環(huán)境和多樣化的任務，移動機器人已經從最早的人工手動控制向智能化的自主控制方向發(fā)展。
　　 移動機器人技術是一個包含門多學科領域的科學，包含運動學控制、環(huán)境信息感知、自主運動規(guī)劃等研究目標，本文以設計能夠在復雜環(huán)境下自主跟蹤目標并規(guī)劃路徑的移動機器人為目標，使用最新的圖像

2、傳感器Kinect作為機器人獲取環(huán)境信息的主要工具，融合彩色圖像目標跟蹤算法和移動機器人路徑規(guī)劃算法，在差動驅動的輪式移動機器人平臺上安裝Kinect并進行實驗，證實了此實驗系統(tǒng)能夠滿足移動機器人同時目標跟蹤與避障的任務要求。
　　 文章首先介紹了移動機器人的國內外研究狀況，并介紹了一種新型的3D立體攝像機Kinect，這種攝像機可以以低廉的價格為使用者提供移動機器人環(huán)境的彩色圖像信息和物體的位置信息，很適合代替?zhèn)鹘y(tǒng)的超聲波雷達

3、與激光雷達作為測距雷達。
　　 目標跟蹤使用Kinect獲取的RGB彩色圖形，跟蹤算法使用基于顏色信息的粒子濾波跟蹤算法，基于顏色信息的粒子濾波算法對物體的顏色信息敏感，跟蹤時很容易因受到顏色相近物體的影響而跟蹤失敗。利用Kinect可以獲取物體位置信息的優(yōu)勢，將顏色信息與物體位置信息相融合，改進粒子濾波算法的權值計算過程，實驗證實此方法可以改進粒子濾波算法在跟蹤顏色相近物體是的性能。
　　 路徑規(guī)劃使用物理意義明確、數(shù)

4、學計算簡單的人工勢場法，勢場法規(guī)劃需要使用Kinect獲取的環(huán)境信息確定障礙物位置，由于Kinect在獲取環(huán)境中物體位置信息時存在盲區(qū)，對于過于靠近Kinect的物體無法確定其位置，因此需要將獲取的環(huán)境信息存儲為地圖便于移動機器人使用，考慮到移動機器人通常只能在短距離的移動過程中保持其定位準確性，長距離的移動會導致移動機器人位置的估計值偏離實際位置而導致避障和路徑規(guī)劃失敗。因此提出使用局部地圖更新法為路徑規(guī)劃制作局部地圖，局部地圖的生成

5、借鑒了常用的移動機器人柵格地圖制作方法，并利用概率統(tǒng)計的思想來確定物體在某位置存在的可能性。
　　 人工勢場法在實際應用時存在很多缺點，很多學者都針對該方法的終點不可達以及震蕩等問題進行了研究并取得了很多成果，本文結合在跟蹤的同時避障的任務特點，針對移動機器人使用人工勢場法時對狹窄通道通過能力變差的問題，提出了增加安全區(qū)域的人工勢場法，將移動機器人的運動方向進行考慮，確定出運動過程中的安全區(qū)域，實驗證明此方法能夠增強移動機器人通