基于視覺(jué)信息的移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)目標(biāo)攔截系統(tǒng)研究.pdf

1、本文設(shè)計(jì)了一種基于視覺(jué)信息的移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)目標(biāo)攔截系統(tǒng)，該系統(tǒng)的主要功能是利用輪式移動(dòng)機(jī)器人對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行特定角度的攔截，這種基于移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)攔截控制在服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域有著很高的潛在應(yīng)用價(jià)值。經(jīng)過(guò)對(duì)服務(wù)人員物品遞送行為的仔細(xì)觀察之后，本文制定了對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行特定角度攔截，尤其是正面攔截的策略。該控制方式具有一定的擬人性，其主要目的是為了讓移動(dòng)機(jī)器人對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的攔截行為更加智能、更加精確。因此，這樣一種運(yùn)動(dòng)目標(biāo)攔截技術(shù)將在服務(wù)機(jī)器人

2、領(lǐng)域和主動(dòng)監(jiān)控領(lǐng)域有著十分光明的應(yīng)用前景。整個(gè)移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)目標(biāo)攔截系統(tǒng)主要包括三個(gè)功能模塊，它們是分別是:人臉主動(dòng)檢測(cè)與跟蹤模塊，運(yùn)動(dòng)目標(biāo)狀態(tài)估計(jì)模塊和移動(dòng)機(jī)器人攔截控制模塊。首先，在機(jī)載云臺(tái)攝像機(jī)的幫助下，人臉主動(dòng)檢測(cè)與跟蹤模塊可以完成目標(biāo)識(shí)別和視覺(jué)信息反饋兩項(xiàng)任務(wù)。接下來(lái)，通過(guò)云臺(tái)攝像機(jī)得到的視覺(jué)信息將被用來(lái)對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的狀態(tài)進(jìn)行估計(jì)，而目標(biāo)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)可以根據(jù)狀態(tài)估計(jì)的結(jié)果進(jìn)行有效預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)的結(jié)果對(duì)于提高目標(biāo)攔截的準(zhǔn)確性是十分有利的。

3、被估計(jì)的目標(biāo)狀態(tài)包括深度信息和速度信息，其中，深度信息的估計(jì)是依靠本文設(shè)計(jì)的一種精確的人體檢測(cè)算法和一些幾何分析得到的，而速度信息則是將相應(yīng)的視覺(jué)信息經(jīng)擴(kuò)展卡爾曼濾波原理計(jì)算得到的。
　　 本文設(shè)計(jì)了一個(gè)基于運(yùn)動(dòng)目標(biāo)狀態(tài)預(yù)測(cè)的移動(dòng)機(jī)器人攔截控制器，該控制器可以有效地驅(qū)動(dòng)輪式移動(dòng)機(jī)器人完成對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的特定角度攔截任務(wù)。需要指出的是，本文利用李雅普諾夫原理對(duì)該攔截系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行了證明。另外，考慮到在某些復(fù)雜環(huán)境下，基于視覺(jué)信息的運(yùn)

4、動(dòng)目標(biāo)狀態(tài)估計(jì)的準(zhǔn)確性往往不高這一問(wèn)題，本文專門(mén)設(shè)計(jì)了一種基于兒何分析的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)攔截控制器，該控制器可以保證移動(dòng)機(jī)器人在所處環(huán)境條件不理想時(shí)依舊能夠有效地完成運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的特定角度攔截任務(wù)。對(duì)于移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)目標(biāo)攔截控制系統(tǒng)中使用到的各項(xiàng)技術(shù)以及整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效果，本文進(jìn)行了相應(yīng)的仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，且仿真和實(shí)驗(yàn)都是基于非完整約束移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型完成的。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果展現(xiàn)了本文所設(shè)計(jì)的控制方案在運(yùn)動(dòng)目標(biāo)特定角度攔截上的良好效果，也進(jìn)一步證明