動態(tài)環(huán)境下移動機器人實時避障研究.pdf

1、移動機器人實現(xiàn)自動避障是機器人研究中的最重要內(nèi)容之一，本文以基于單目視覺技術(shù)實現(xiàn)移動機器人自動避障為研究內(nèi)容，圍繞基于單目視覺技術(shù)實現(xiàn)移動機器人避障過程中的障礙物目標(biāo)識別、障礙物測距和避障三個關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行算法改進和算法優(yōu)化組合。具體研究內(nèi)容如下：
　　首先，針對在障礙物檢測和識別步驟中傳統(tǒng)基于灰度圖像分割的方法識別效果差的問題，本文改進了傳統(tǒng)基于灰度圖像分割的障礙物識別方法，采用了一種彩色圖像分割算法的障礙物識別方法，利用基于HS

2、I顏色模型的序列分割算法來完成圖像分割，在其間，針對外界光照條件不足容易對圖像分割結(jié)果產(chǎn)生影響的問題，采用了針對亮度空間I在閾值分割前先進行一次非線性優(yōu)化的做法，同時還能解決同一幅圖像中因光照不均勻而影響分割結(jié)果的問題。
　　其次，針對障礙物測距環(huán)節(jié)中存在的傳統(tǒng)做法步驟繁瑣計算量大的問題,本文首先建立了基于單目視覺的目標(biāo)測距模型，然后進行了攝像機內(nèi)部參數(shù)估算（攝像機標(biāo)定）、攝像機俯仰角計算等問題的研究。在攝像機標(biāo)定問題上本文采用了

3、經(jīng)典的張正友攝像機標(biāo)定方法，加上Levenberg-Marquardt非線性參數(shù)優(yōu)化方法完成較準(zhǔn)確的攝像機參數(shù)估算；在攝像機俯仰角計算問題上本文創(chuàng)新性的提出了一種基于地面正圓形和成像后橢圓形的幾何關(guān)系實現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的計算攝像機俯仰角。
　　再其次，針對在避障和路徑規(guī)劃環(huán)節(jié)中傳統(tǒng)人工勢場算法存在局部最小點和目標(biāo)不可達問題，本文首先提出了對人工勢場算法的改進，即在機器人陷入局部最小點時，給斥力一個角度擾動量；考慮到機器人到達目標(biāo)之前有

4、可能會多次陷入同一個障礙物的周圍的局部最小點，于是又提出了在局部最小點周圍設(shè)置虛擬局部最小區(qū)域的概念。最后采用遺傳算法對參數(shù)取值進行優(yōu)化，以避免參數(shù)取值的隨意性。
　　最后，介紹了基于單目視覺技術(shù)實現(xiàn)移動機器人避障的綜合試驗及結(jié)果分析，試驗硬件平臺是輪式智能小車，軟件程序方面是在結(jié)合OpenCV視覺庫和代碼包基礎(chǔ)上，編碼實現(xiàn)本文的相關(guān)算法。通過試驗驗證了本文基于單目視覺技術(shù)的移動機器人自動避障算法的可行性和有效性，表明了本文所設(shè)計