检索结果-南通市图书馆

计算机应用与软件 2024年第2期41卷 73-79页

作者：沈尧高于双和黄进大连海事大学船舶电气工程学院辽宁大连116026

针对视觉移动机器人编队在缺乏位置信息情况下的控制问题,提出一种基于视觉的leader-following编队反馈控制方法。该方法利用leader标志物特征点在follower摄像机像平面上的坐标信息设计了观测器,对leader与follower间的相对位置进行估... 详细信息

针对视觉移动机器人编队在缺乏位置信息情况下的控制问题,提出一种基于视觉的leader-following编队反馈控制方法。该方法利用leader标志物特征点在follower摄像机像平面上的坐标信息设计了观测器,对leader与follower间的相对位置进行估计,基于相对位置估计量与它们速度的关系,设计出leader-following编队反馈控制器,通过Lyapunov理论证明了闭环系统的稳定性。仿真结果表明,该控制方法能有效解决缺乏位置信息情况下视觉移动机器人编队的控制问题。

关键词：视觉移动机器人 leader-following编队缺乏位置信息相对位置反馈控制

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视觉移动机器人编队避障控制研究

视觉移动机器人编队避障控制研究

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作者：沈尧高大连海事大学

学位级别：硕士

近年来,随着多智能体与视觉伺服研究的不断深入,基于视觉的移动机器人编队在火灾现场巡查、灾后营救以及军事侦察等方面得到了一定应用。但在缺乏全局定位系统或在复杂未知环境下,移动机器人的位置信息难以获取,因此缺乏位置信息情况下... 详细信息

近年来,随着多智能体与视觉伺服研究的不断深入,基于视觉的移动机器人编队在火灾现场巡查、灾后营救以及军事侦察等方面得到了一定应用。但在缺乏全局定位系统或在复杂未知环境下,移动机器人的位置信息难以获取,因此缺乏位置信息情况下的视觉移动机器人编队控制成为了移动机器人编队领域亟待解决的一个问题。本文对视觉移动机器人的编队与避障控制进行了研究,主要内容包括:移动机器人编队与车载摄像机模型的建立、基于视觉的领航-跟随编队控制、基于改进人工势场法的编队避障以及CoppeliaSim与Simulink联合仿真实验。在模型建立方面,本文在跟随机器人坐标系下建立了领航-跟随编队运动学模型,减少后续观测器设计过程中的坐标转换次数,减小了计算量。根据摄像机成像的基本原理,结合机器人间坐标系与车载摄像机坐标系的变换关系,建立了车载摄像机模型,将领航机器人的特征点的三维坐标映射为跟随机器人的车载摄像机像平面上的二维像素坐标,从而为观测器提供特征点的像素坐标信息。在编队控制方面,本文利用领航机器人的标志物的特征点在跟随机器人车载摄像机像平面上的坐标信息设计观测器,对领航者与跟随者的相对位置进行估计。基于领航机器人与跟随机器人间的相对位置估计量以及它们之间速度的关系,设计出领航-跟随编队控制器,从而在缺乏机器人位置信息的情况下,实现了对编队的控制。基于摄像机的视野约束条件以及领航者与跟随者间相对位置的估计量,设计了满足跟随机器人视野约束的编队控制器,将领航机器人约束在跟随机器人的视野范围内,以保证基于视觉的编队系统的稳定运行。在编队避障方面,为解决传统人工势场法在机器人避障方面存在的目标不可达的问题,在斥力函数中引入了与距离相关的高斯函数,使移动机器人在目标点附近时所受到的引力大于其所受到的斥力,从而使移动机器人可以顺利到达目标区域;为解决机器人易陷入局部极小值的问题,在斥力函数中引入了可变系数,使移动机器人所受合力与其前进方向不在同一直线上,避免移动机器人陷入局部极小值。分别对领航机器人与跟随机器人在改进势场中的受力情况进行了分析,并综合考虑机器人避障过程中的编队控制与机器人间的避碰问题,提出了基于改进人工势场法的编队避障控制策略,使视觉移动机器人编队在避过障碍物向目标区域运动的同时尽量保持期望队形。在仿真实验方面,本文以三个视觉移动机器人组成的领航-跟随编队为仿真对象,通过CoppeliaSim与Simulink联合仿真,验证了编队控制器与编队避障控制策略的有效性。仿真结果表明:在缺少移动机器人位置信息的情况下,本文设计的观测器能有效地估计出领航机器人与跟随机器人间的相对位置,基于视觉的领航-跟随编队控制策略能使多个移动机器人快速形成稳定编队;基于改进人工势场法的编队避障策略能使视觉移动机器人编队在避过障碍物的同时尽量保持期望队形向目标区域运动。

关键词：视觉移动机器人领航-跟随编队编队控制改进人工势场法编队避障

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基于SOPC的视觉轮式移动机器人的控制系统

基于SOPC的视觉轮式移动机器人的控制系统

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作者：黄晓峰中南大学

学位级别：硕士

视觉信息处理长久以来面临实时性难题的挑战。在目前集成电路与开发工具等技术生态环境下,常见视觉式移动机器人存在功能简单与性能受限的不足,难以满足应用需求。针对这一现状,对用于提升处理速度的软硬件协同的图像处理系统展开了研... 详细信息

视觉信息处理长久以来面临实时性难题的挑战。在目前集成电路与开发工具等技术生态环境下,常见视觉式移动机器人存在功能简单与性能受限的不足,难以满足应用需求。针对这一现状,对用于提升处理速度的软硬件协同的图像处理系统展开了研究。相关工作还包括基于SOPC的视觉轮式移动机器人控制系统的设计。论文首先分析视觉信息处理的特点,然后根据这些特点,设计了基于SOPC的软硬件协同图像处理系统的架构。完成了SOPC中邻域提取电路与基于PLB总线的直方图统计电路的全部设计工作,完成基于PLB总线的视频采集系统70%的设计工作。采用图像边缘检测与空域滤波等实验对领域提取电路进行了验证,使用逻辑分析仪与内存查看工具对视频采集系统进行了验证,采用软硬件协同的Otsu分割实验对协同处理架构进行了评估。设计了VNTES-1视觉轮式移动机器人控制系统。具体设计包含基于CPLD的高精度机电控制器、Zigbee无线网络通信、图像处理与控制算法的嵌入式程序实现、多点预瞄控制算法、动态路径分割算法等。VNTES-1路面实验验证了该系统设计的合理性。论文还给出了多项式拟合法景深信息提取算法与加权最小二乘求解消失点求解算法。研究结果表明,基于SOPC的协同处理系统能显著改善实时性。基于SOPC的视觉轮式移动机器人能够较好地完成视觉信息提取、运动决策、机电控制和移动通信等任务,具有很好的应用前景。

关键词：软硬件协同处理视觉移动机器人 SOPC FPGA

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