基于TOF相機(jī)的四足機(jī)器人障礙物檢測.pdf

1、四足機(jī)器人與利用履帶或者輪子的機(jī)器人相比不必需要連續(xù)的路徑并且能夠通過更為復(fù)雜的地形，并且它的運(yùn)動(dòng)更為靈活多變。四足機(jī)器人從機(jī)身結(jié)構(gòu)來說，比腿足種類的機(jī)器人要簡單的多，而且雖然結(jié)構(gòu)簡單，但是它們行動(dòng)起來卻非常的靈活穩(wěn)定，在行動(dòng)時(shí)四足機(jī)器人的作用機(jī)理與人類相仿，可以隨機(jī)的變換自己的步伐狀態(tài)來適應(yīng)各種各樣的地形，并且自如地前進(jìn)。結(jié)合以上表述，在機(jī)器人的研究種類中，對于四足機(jī)器人的探討研究是一個(gè)非常好的課題。
　　隨著時(shí)代的發(fā)展進(jìn)步，對

2、于機(jī)器人的各種研討也在時(shí)刻加深，因此關(guān)于四足機(jī)器人對于環(huán)境的感知研究非?；鸨?。機(jī)器人的環(huán)境感知決定了它是否可以進(jìn)行自主地導(dǎo)航，所以對于障礙物方面的檢測就成為了研究的重中之重。不同于大多的其他類型的機(jī)器人，四足機(jī)器人通常活動(dòng)在室外環(huán)境中，在非結(jié)構(gòu)化的環(huán)境下進(jìn)行一些勞作。因此本文以TOF相機(jī)為例，研究在非結(jié)構(gòu)環(huán)境中，它的障礙物檢測情況，下面為本文研究重點(diǎn)內(nèi)容:
　　(1)在緒論部分，提出了本文研究的意義與背景;其次重點(diǎn)介紹目前國內(nèi)外對

3、于四足機(jī)器人的學(xué)術(shù)探究情況;然后又介紹了機(jī)器人環(huán)境感知的研究現(xiàn)狀，包括了對于環(huán)境感知的分析和其發(fā)展趨勢，從而給我們構(gòu)建機(jī)器人感知系統(tǒng)構(gòu)建提供靈感;同時(shí)，我們介紹了移動(dòng)機(jī)器人障礙物檢測的方法;最后，給出了本文主要的研究內(nèi)容等。
　　(2)構(gòu)建TOF相機(jī)、激光掃描儀等的障礙物檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)之中，用TOF相機(jī)檢測距離較近的障礙物，激光掃描儀檢測距離較遠(yuǎn)的障礙物。
　　(3)進(jìn)行相機(jī)的標(biāo)定。要想知道一個(gè)物體的具體三維數(shù)據(jù)，就必須對

4、相機(jī)采取標(biāo)定。這一部分主要介紹了相機(jī)的成像模型、三個(gè)坐標(biāo)系的關(guān)系和運(yùn)用的標(biāo)定方法等，通過相機(jī)標(biāo)定的實(shí)驗(yàn)我們求出了它的內(nèi)參數(shù)矩陣。由于相機(jī)有測量范圍，所以我們要對于超過相機(jī)范圍的部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而減少測量時(shí)的誤差。
　　(4)在本文中，我主要向大家介紹三個(gè)類型的新型處理圖像的方式。一是圖像的預(yù)處理方法;二是腐蝕以及膨脹方法;三是邊緣檢測方法。傳統(tǒng)圖像分割方法很難用來分割非結(jié)構(gòu)化環(huán)境圖像，因此我們利用TOF相機(jī)能夠生成灰度圖像以及

5、圖像像素點(diǎn)三維信息的特點(diǎn)，通過分割圖像的方式，初步地將障礙物從圖像中抽離出來。最終通過邊緣檢測的方式檢測障礙物。我們同時(shí)根據(jù)四足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，對于TOF相機(jī)進(jìn)行了防抖動(dòng)的處理，我們注意到防抖的方式有光學(xué)防抖和電子防抖，由于硬件的條件限制，TOF相機(jī)本身并不具有光學(xué)防抖，因此我們只能選擇電子防抖的方法，并且對于防抖進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證，然后結(jié)合以上的研究，得出了四足機(jī)器人可以使用該系統(tǒng)的可靠性結(jié)論。
　　我們在研究的最后，關(guān)于本文的重