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