基于全方位视觉的履带式机器人运动控制研究

来源 :天津理工大学 | 被引量 : 6次 | 上传用户:wudongzy
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履带式机器人具有特殊的机械结构,可以适应复杂的路面环境,它的应用也就越来越广泛。鱼眼镜头所拥有的全景视觉因为具有接近180°的摄影视角,在其一幅图像上包含了更多的信息,超大广角的全方位视觉能够捕获环境半球域视场信息,这一独特优势能够避免旋转云台带来的图像信息的丢失,它视域开阔的优点,使它在民用、军事等那些依赖于视觉信息做出决策的各行业都具有非常重要的意义。履带式机器人在与外部的通信方式上,由于机器人具有广阔的运动空间,无线通信成为履带式机器人首选的通信方式。本文以履带式机器人为研究对象,对它在全方位视觉下运动控制进行了研究,控制指令是运用无线网络的方式传到机器人上的。主要内容如下:首先,本文在工程实践中履带式机器人转向半径公式的基础上,通过理论分析建立了履带式机器人的简化模型,将履带式机器人转向过程中的滑转和滑移两个因素考虑进来,建立了滑动模型,并对履带式移动机器人在负重的情况下即其质心不与几何中心重合的情况下建立了负重模型并对转向性能进行了修正分析。偏移质心情况下的实际转向半径与负重模型计算转向半径基本一致,对实际操作有一定的借鉴。在履带式机器人转向模型的基础上,通过回归分析把对履带式机器人的转向半径与左、右轮速度差、总的速度、总的速度倒数、速度差的平方这些因素考虑进来建立了转向半径的回归方程,这都是为了保证转向半径的稳定。其次,本文对现有的履带式机器人进行硬件添加,在现有基础上独立设计了可拆装模块化组件,并在组件的基础上把车载嵌入式控制系统和多功能可扩展机电接口相结合组成全方位视觉导航装置。最后,本文运用无线网络把控制PC与履带式机器人、图像采集相连接,编写控制履带式机器人的控制软件及全方位视觉的采集,在这些基础上对履带式机器人在全方位视觉下实现无线控制。
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