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文檔簡介
1、全向移動機器人是一類重要的自動導引車輛(Automated Guided Vehicle,AGV),在物流、機械加工、航空航天、汽車制造等行業(yè)中具有廣泛的應用前景。如何提高全向移動機器人的智能化水平,特別是要能夠根據(jù)給定的任務和路線要求,自主安全地駛向指定的目標,具有重要的理論意義和應用價值。本論文基于某型實際車輛,對全方位移動機器人的視覺導航技術(shù)進行深入研究,內(nèi)容包括全向移動機器人的運動學分析,基于直線特征的機器人視覺導航,移動機器人
2、的導航控制算法,以及巡線導航系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)等關(guān)鍵技術(shù)。論文的主要內(nèi)容如下:
首先,基于實際車輛特點,研究基于麥克納姆輪的全向移動機器人的運動學問題。麥克納姆輪是移動機器人中常用的全方位移動機構(gòu),可沿任意平面方向靈活運動。論文對其運動學進行分析,推導了全向移動機器人的正運動學方程和逆運動學方程,為全向移動機器人的巡線導航控制奠定了基礎。
其次,研究了基于直線特征的機器人視覺導航問題。與其他方式相比,視覺導航具有成本低
3、、靈活性強等特點。課題結(jié)合機器人巡線工作的特點,采用基于直線輔助特征的視覺導航方式,討論了視覺圖像的采集和預處理,為進一步開展導航特征檢測提供基礎;重點研究了直線特征檢測算法,根據(jù)問題特點對基本 Hough變換進行改進,設計了在累計Hough變換結(jié)果基礎上,應用可信線段判別和線性連接提高檢測準確率和可靠性的方法;研究機器人視覺子系統(tǒng)的標定問題,設計了基于直線特征的相機外參數(shù)標定方法。
再次,研究了機器人的巡線控制方法??紤]到移
4、動機器人模型參數(shù)及環(huán)境的不確定性,結(jié)合基本模糊控制算法,并引入了一種非線性微分跟蹤器(Nonlinear Tracking Differentiator,NTD),設計了基于NTD的自適應模糊控制算法,并應用于全方位移動機器人的巡線導航閉環(huán)控制,通過仿真驗證了設計方法的有效性。
最后,論文研究了機器人巡線導航系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)?;谡n題中使用的全向移動機器人,研究了巡線導航系統(tǒng)設計與實現(xiàn)問題。根據(jù)先總后分原則,首先討論了系統(tǒng)總體
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