and
Design
5462
2009,30(23)
计算机工程与设计ComputerEngineering
· 人工智能·
基于双目视觉移动机器人的路径规划和避障研究
赵静,
陈一民
(上海大学计算机工程与科学学院,上海200072)
摘
要:提出了一种移动机器人路径规划和避障的系统设计方案,实现了移动机器人自主行进的路径规划和自动避障功能.
详细说明了如何采用立体视觉实现对环境的探测,利用图像处理算法的组合分离出地面、背景、障碍物和目标物,采用边界
不变矩实现障碍物和目标物的区分,改进了经典的人工势场法进行路径的规划,根据模糊控制原理设计了避障控制器和避
障规则。实际的运行结果表明了该系统的可行性和有效性,该系统实现了移动机器人利用自身传感器感知环境信息,动态
规划行进路径,成功躲避障碍物等功能.
关键词:移动机器人;双目视觉;图像处理;不变矩;人工势场;模糊控制
中图法分类号:TP391.4
文献标识码:A
文章编号:1000.7024(2009)23-5462-05
Research
and obstacle avoidancemobilerobot basedonbinocularvision
ofpathplanning
Yi—min
CHEN
ZHAO
Jing.
of
and
(School
200072,China)
Science,Shanghai University,Shanghai
Computer Engineering
scheme ofmobilerobot
mobilerobot
thefunction
andobstacle
is proposed.The
binocular to
vision,how
ofpath-planning
ground,background
chard—
byimagestatistical
target
Abstract:A
implements
systemdesign
the
and
avoidance.The
howto
the environment
paperexplains
percept
by
algorithm,andhowto
separate
objects
a
combination ofseveml
the obstacles and
a
field,and
design fuzzy
distinguish
byusing
image processing
controller and
a se-
cteristics.At the sametime we
the
artificial
plan
path by improving
potential
formulating
ofobstacle avoidancerules basedon
ofthe
that the
design
is
feasibility
and
validity.The
and
avoiding
quence
mobilerobot
fuzzy Io#c.Theresult
systemproves
realize the
ofthe
the
ofbinocular vision
a
sensors,planning path dynamically
help
system
request
project:in
the
obstacles.
words:mobile
control
robot;binocular vision;imageprocessing;momentinvariants;artificial potential field;fuzzy
Key
I系统结构框架
0引
言
本文设计的基于双目视觉移动机器人路径规划和障碍物
躲避系统,按照层次结构分为三层:运动控制层,行为控制层
和行为规划层,如图l所示。为了保证系统运行的稳定性和
扩展性,采用模块化的设计。
移动机器人的一个主要功能要求是通过其自身的传感器
对外界环境进行采集、感知和分析,实现在有障碍物的条件
下,向目标物自主行进,完成一些特定的任务。国内外诸多研
究机构对移动机器人的自主行进做了不少的研究,有些移动
机器人己成功应用于军事、工农业生产“刮、科学研究¨ 1、生活
娱乐删等多个方面。移动机器人的自主行进牵涉到运动学、
信息论、图像学、人工智能等多个学科,集中体现了计算机技
术和人工智能的最新成果。因此对于该项研究,除了使移动
机器人可以完成自动追踪、自动驾驶、自动避障等功能外,在
研究过程中,通过对机器视觉、信息处理、人工智能等领域的
研究,可以进一步提升这些相关技术的水准,对生产、科研、勘
探领域都具有重要的学术价值和应用意义。针对这些情况本
文重点讨论我们设计的基于双目视觉移动机器人在自主行进
中的路径规划和障碍物躲避方面的问题,并介绍我们在这方
面所做的研究工作和取得的研究成果。
运动控制层包括双目视觉信息采集模块和运动控制模
块。在运动控制层,通过安置在机器人身上的双目摄像头探
测环境信息,将信息通过无线信号收发器传送给行为控制层,
进行环境信息的分析,根据双目摄像头得到的图像信息完成
测距操作等。
行为控制层包括视频图像处理模块、物件提取模块以及
障碍物目标物区分模块。行为控制层依据接收到的视频数据
经过图像处理后将得到的包括路面信息,障碍物和目标物深
度信息,再将尺寸、形状等参数递交给行为规划层。
行为规划层包括路径规划模块和避障策略模块。路径规
划模块利用传递过来的信息构建二维地图,根据人工势场法
收稿日期:2008.12.29;修订日期:2009-02.15。
基金项目:上海市重点学科建设基金项目(J50103)。
作者简介:赵静(1984一),女.福建莆田人.硕上研究生,研究方向为机器视觉、计算机控制技术; 陈一民(1961一),男,博士,教授,博士
生导师.研究方向为网络与多媒体技术、计算机控制技术。E-maih
3363083@163.com
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2019-08-13 19:40:53452786210
好