视觉引导下的移动机器人自主充电技术研究

来源 :内蒙古工业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:pjpdl6123475
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近年来,随着人工智能研究的逐渐深入,人类已经迈入了智能化时代。但是机器人供电问题却始终困扰着我们。那么,如何解决机器人的自主寻找识别普通室内墙壁电源插座进行自主充电,成为当下研究的重点。因此,利用视觉指引的机器人自主充电就具有重要的现实意义。首先阐述了移动机器人充电识别插座的方法和轮廓模板匹配理论。对充电插座模板及待识别插座进行图像形态学处理并提取其特征。同时在vc2013环境下实现了模板与目标插座的图像匹配,验证了该方法的可行性。再次阐述了视觉摄像机系统标定的理论知识,并利用张正有标定法对视觉摄像机做了标定,并给出视觉摄像机系统的标定结果,由此测得移动机器人在不同位置下距离插座的距离及角度信息。在完成视觉识别、测得距离角度信息之后,移动机器人需要极其精确的运动到充电插座前,因此我们建立了移动机器人运动控制方案,阐述了非完整约束下移动机器人的概念,建立非完整约束下移动机器人的运动学模型,利用Backstepping思想设计了姿态控制器。并在matlab环境下仿真验证了所设计的控制器的鲁棒性及收敛性。在实际测试中发现模板匹配识别形式单一且效率较低,经常出现无法识别的情况,因此我们把S-SIFT算子加入到了充电插座的识别中,实验表明S-SIFT算子的加入对充电插座不同的视角、距离、旋转等情况有较优秀的识别效率,识别精度更高。同时也极大的缩短了识别时间。最后搭建了移动机器人实验平台,介绍了实验平台的硬件构成及开发所需的软件库,对移动机器人自主充电策略进行总结阐述,通过实验表明移动机器人自主充电效果明显,实现了自主识别及充电的功能。
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