移動(dòng)機(jī)器人環(huán)境建模與路徑跟蹤方法的研究.pdf

1、隨著智能控制、3D打印技術(shù)的興起，機(jī)器人在改變企業(yè)的制造模式和引領(lǐng)工業(yè)4．0時(shí)代起到重要的作用。人們對(duì)機(jī)器人的需求已不僅僅滿足于解決繁雜工作的工業(yè)機(jī)器人，服務(wù)性機(jī)器人的需求正與日俱增。
　　本文針對(duì)室內(nèi)未知靜態(tài)環(huán)境下移動(dòng)機(jī)器人自主導(dǎo)航問題，采用雙目立體視覺技術(shù)，創(chuàng)建局部環(huán)境模型，利用行為動(dòng)力學(xué)方法產(chǎn)生規(guī)劃路徑，設(shè)計(jì)智能控制算法實(shí)現(xiàn)路徑跟蹤。主要工作如下：
　　首先，對(duì)移動(dòng)機(jī)器人拍攝的一對(duì)圖像進(jìn)行立體校正，比較兩種立體校正方法

2、，將圖像調(diào)整為共面行對(duì)準(zhǔn)；針對(duì)障礙物輪廓提取，采用局部塊立體匹配得到障礙物視差圖，獲得障礙物的三維信息，創(chuàng)建了平面局部環(huán)境模型。研究表明，該方法能真實(shí)反映障礙物信息，環(huán)境模型準(zhǔn)確。
　　其次，根據(jù)局部環(huán)境模型，采用基于接觸時(shí)間行為動(dòng)力學(xué)的路徑規(guī)劃方法，通過計(jì)算移動(dòng)機(jī)器人與障礙物邊緣離散點(diǎn)的最小接觸時(shí)間，找到最危險(xiǎn)點(diǎn)，規(guī)劃出一條無(wú)碰撞路徑。研究表明，該方法改進(jìn)了障礙物以圓或方形代替的環(huán)境地圖下路徑的合理性，更加符合實(shí)際情況。

3、　　第三，建立移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，依據(jù)機(jī)器人自身傳感器與電機(jī)工作原理，建立被控對(duì)象數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID控制系統(tǒng)，控制移動(dòng)機(jī)器人按照規(guī)劃的期望軌跡從起始點(diǎn)一步一步行走至目標(biāo)點(diǎn)，在MATLAB2012b環(huán)境下下進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。研究表明，該方法跟蹤誤差小，響應(yīng)時(shí)間快。
　　最后，在VS2010、OpenCV2．4．9的環(huán)境下對(duì)移動(dòng)機(jī)器人雙目視覺系統(tǒng)進(jìn)行了應(yīng)用程序編寫，建立MFC操作界面實(shí)現(xiàn)立體視覺，測(cè)試各個(gè)傳感器工