多機動模式下移動機器人目標跟蹤控制研究.pdf

1、移動機器人目標跟蹤控制已成為機器人領(lǐng)域的研究熱點。在目標跟蹤過程中移動機器人由于空間環(huán)境限制及任務(wù)要求需要轉(zhuǎn)換機動模式來改變運動方位及路徑,但是目前關(guān)于多機動模式下移動機器人目標跟蹤控制的研究尚處于空白,而現(xiàn)有的目標跟蹤控制方法無法實現(xiàn)移動機器人在多機動模式下對目標快速準確跟蹤。本課題在國家自然科學基金項目“輪式機器人在崎嶇地面的低能耗通過性控制的方法研究(60775060)”的支持下,提出一種適用于多種機動模式的移動機器人目標跟蹤控制

2、方法。
　　首先,根據(jù)任務(wù)要求提出多機動模式下移動機器人目標跟蹤控制的總體方案,圍繞該方案,采用移動機器人與目標跟蹤單元的組合方式搭建硬件系統(tǒng)平臺,基于模塊化設(shè)計思想和多線程技術(shù),構(gòu)建目標跟蹤控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計框架。
　　其次,確定顏色特征為目標特征,說明CMUcam3的目標跟蹤算法原理,選用Camshift算法作為羅技攝像頭的目標跟蹤算法,闡明Camshift算法的實現(xiàn)步驟,分別利用CMUcam3和羅技攝像頭進行目標跟蹤實

3、驗,驗證各自相應(yīng)目標跟蹤算法的可行性。
　　第三,定義多個坐標系統(tǒng),基于針孔投影模型對羅技攝像頭進行標定,計算內(nèi)參數(shù)矩陣,說明移動機器人七種不同機動模式的運動特性,分別推導在二維平坦地面和三維崎嶇地形中目標跟蹤時的云臺伺服機構(gòu)水平角變化率和豎直角變化率;定義目標跟蹤誤差函數(shù),推導圖像平面跟蹤誤差與云臺伺服機構(gòu)角差之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系,建立舵機動態(tài)模型,采用PI控制器作為目標跟蹤控制器,為防止跟蹤過程中云臺伺服機構(gòu)頻繁抖動,設(shè)定目標跟蹤誤