检索结果-内蒙古大学图书馆

基于虚拟定标线的巡检机器人视觉导航设计研究

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内燃机与配件 2020年第12期 227-228页

作者：张初宏天津信泰汽车零部件有限公司天津300457

巡检机器人视觉导航系统的应用,可实现自由转向并可显著提升导航效率。本文设计出了一种基于虚拟定标线技术的巡检机器人视觉导航系统,旨在通过改变巡检形式来提升巡检成效,并最终在时代发展需求中,持续服务导航提供工作。

关键词：虚拟定标线巡检机器人视觉导航设计

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基于虚拟导航线的农业机器人精确视觉导航方法

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计算机应用 2021年第1期41卷 191-198页

作者：梁臻房体育李金屏济南大学信息科学与工程学院济南250022 山东省网络环境智能计算技术重点实验室(济南大学) 济南250022 山东省“十三五”信息处理与认知计算高校重点实验室(济南大学) 济南250022

针对农田、野外环境中无人工标记情况下的导航问题,提出了一种基于虚拟导航线的农业机器人精确视觉导航方法。该方法不需要铺设导航线或者路标即可引导机器人行走直线。首先,根据需求确定需要跟踪的目标区域,之后控制机器人调整方向直... 详细信息

针对农田、野外环境中无人工标记情况下的导航问题,提出了一种基于虚拟导航线的农业机器人精确视觉导航方法。该方法不需要铺设导航线或者路标即可引导机器人行走直线。首先,根据需求确定需要跟踪的目标区域,之后控制机器人调整方向直到目标移至视野中央;其次,根据机器人和目标的位置确定参照目标,并依据两个目标的位置确定虚拟导航线;然后,动态更新导航线,并结合虚拟定标线和虚拟导航线确定偏移角度和偏移距离;最后,利用偏移参数构建模糊控制表,并以此实现对机器人旋转角度和行走速度的调整。实验结果表明,该算法能较为精确地实现对导航路线的识别,进而利用模糊控制策略使机器人沿直线向目标行走,且导航精度在10 cm以内。

关键词：农业机器人视觉导航导航线虚拟定标线模糊控制

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面向非结构化环境的轮式机器人视觉导航方法研究

面向非结构化环境的轮式机器人视觉导航方法研究

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作者：梁臻济南大学

学位级别：硕士

在机器人领域中,导航研究是一项极为重要的研究课题,其中,视觉导航因其成本低廉、与人类感知环境方式相似等特点受到国内外学者的广泛关注。在实际应用场景中,机器人的作业环境通常可以分为结构化环境和非结构化环境。其中,结构化环境... 详细信息

在机器人领域中,导航研究是一项极为重要的研究课题,其中,视觉导航因其成本低廉、与人类感知环境方式相似等特点受到国内外学者的广泛关注。在实际应用场景中,机器人的作业环境通常可以分为结构化环境和非结构化环境。其中,结构化环境的场景信息较为明确且规律,解决导航任务较为容易,而非结构化环境结构复杂且变化无序,大多数针对此环境的视觉导航方案需要设置人工标记,耗费了成本和资源。为了弥补这种不足,本文针对非结构化环境下的视觉导航问题进行研究,探究在不改变周围环境、不借助人工标记的情况下,如何利用单一视觉传感器和图像处理技术使机器人在非结构化环境中按照设计路线进行精确行走。机器人对环境的感知可以分为局部感知和全局感知,我们将分别从局部感知的前置摄像头和全局感知的全局摄像头两个场景下开展研究,探索相应的视觉导航方法,具体工作如下:(1)提出了一种基于机器人前置摄像头的视觉导航方法。这种方法可以使机器人仅利用前置摄像头进行直线型或曲线型规定路线的行走。该方法的步骤可以分为路线的设计、偏移参数的计算以及机器人的运动控制三部分。针对导航中路线的设计问题,提出了一种虚拟导航线技术,其含义为利用图像信息生成的一条虚拟的导航线,作为视觉导航的辅助信息,引导机器人行走。针对运动过程中偏移参数的获取问题,借助虚拟定标线技术,将其与虚拟导航线结合,快捷地计算出偏移参数。其中,虚拟定标线是摄像头视野中呈现的一组地面上实际不存在的平行线,用来对导航线进行定位,本文基于地平线的检测对虚拟定标线技术进行了改进,扩大其使用范围。针对机器人的运动控制策略,在获取偏移参数后,利用模糊PD控制方法和模糊PID控制方法对机器人的前进速度和旋转角度进行调整,有效实现了对机器人的灵活控制。这种导航方法适用于机器人在无法获取定位信息与构建地图的情况下,只利用前置摄像头信息在非结构化环境中进行避障等局部导航的场景。(2)提出了一种基于全局摄像头的视觉导航方法。这种方法可以使机器人仅利用全局摄像头进行直线型或曲线型规定路线的行走。该方法的步骤可以分为视频的预处理、路线的设计、偏移参数的计算以及机器人的运动控制四部分。在视频预处理方面,本文对摄像头获取画面进行了防抖动和全景拼接处理,以解决摄像头画面不稳定和视野范围有限的问题。在路线的设计方面,利用图像信息生成了不同类型的虚拟导航线,用于引导机器人行走。在偏移参数的获取方面,结合虚拟导航线和机器人运动轨迹的几何关系进行了计算。在机器人的运动控制方面,根据获取的偏移参数,采用模糊PD控制方法及模糊PID控制方法对机器人的前进速度和旋转角度进行调整,完成机器人的导航任务。这种导航方法适用于存在全局摄像头为机器人提供定位信息的条件下,只利用全局摄像头信息在非结构化环境中进行全局导航的场景。(3)基于上述研究内容,设计开发了一套面向非结构化环境的轮式机器人视觉导航系统。硬件方面,架设了全局摄像头等设备,完成了对机器人平台的开发;软件方面,在集成导航算法的同时,完成了系统对设计路线、运动轨迹、偏移参数、摄像头实时画面等信息的显示工作。本文针对非结构化环境中轮式机器人视觉导航的问题,从局部感知和全局感知两个角度提出了相应的解决方案。借助Pioneer3-DX机器人平台在室外非结构化环境中进行充分实验,实验结果表明,所提出的视觉导航方法在非结构化环境中具有较好的可行性。

关键词：轮式机器人非结构化环境视觉导航虚拟导航线虚拟定标线

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基于虚拟定标线的巡检机器人视觉导航

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中国体视学与图像分析 2011年第1期16卷 50-56页

作者：李金屏修择吕玉彬韩延彬济南大学信息科学与工程学院济南250022

控制巡检机器人沿着导航线移动,关键技术之一就是准确判断机器人相对于导航线的方位和距离。本文提出了一种新的定位导航线技术,即引入虚拟定标线,将图像处理后检测到的导航线与相应位置的虚拟定标线进行比较,从而获得机器人相对于导航... 详细信息

控制巡检机器人沿着导航线移动,关键技术之一就是准确判断机器人相对于导航线的方位和距离。本文提出了一种新的定位导航线技术,即引入虚拟定标线,将图像处理后检测到的导航线与相应位置的虚拟定标线进行比较,从而获得机器人相对于导航线的实际偏离角度和距离,进而利用模糊控制策略,对机器人沿着导航线的行走进行控制。实验表明,该算法能准确实现机器人的定位,控制机器人沿着导航线行进。

关键词：巡检机器人视觉导航虚拟定标线模糊控制

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基于虚拟定标线的巡检机器人视觉导航研究

基于虚拟定标线的巡检机器人视觉导航研究

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第十五届全国图象图形学学术会议

作者：李金屏修择吕玉彬韩延彬济南大学信息科学与工程学院

控制巡检机器人沿着导航线移动,关键技术之一就是准确判断机器人相对于导航线的方位和距离.提出了一种新的定位导航线技术,即引入虚拟定标线,将图像处理后检测到的导航线与相应位置的虚拟定标线进行比较,从而获得机器人相对于导航线的... 详细信息

控制巡检机器人沿着导航线移动,关键技术之一就是准确判断机器人相对于导航线的方位和距离.提出了一种新的定位导航线技术,即引入虚拟定标线,将图像处理后检测到的导航线与相应位置的虚拟定标线进行比较,从而获得机器人相对于导航线的实际偏离角度和距离.进而利用模糊控制策略,对机器人沿着导航线的行走进行控制.实验表明,该算法能准确实现机器人的定位,控制机器人沿着导航线行进.

关键词：巡检机器人视觉导航虚拟定标线模糊控制

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基于虚拟定标线和电子地图的机器人视觉导航研究

基于虚拟定标线和电子地图的机器人视觉导航研究

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作者：侯清涛济南大学

学位级别：硕士

随着计算机和机器人技术的发展，人们对于机器人的性能要求也在不断提高。现代机器人已经不再像早期局限在工业制造自动化方面，而是广泛地应用在军事、民用、科学研究等各个领域，机器人技术也将成为新世纪的主导技术。因此，开发研制... 详细信息

随着计算机和机器人技术的发展，人们对于机器人的性能要求也在不断提高。现代机器人已经不再像早期局限在工业制造自动化方面，而是广泛地应用在军事、民用、科学研究等各个领域，机器人技术也将成为新世纪的主导技术。因此，开发研制以工业领域、服务业领域为应用背景的，且易于用户二次开发的移动机器人平台具有良好的市场潜力和研究意义。自主移动机器人导航技术是智能机器人领域的一个重要研究方向，其中视觉导航具有其它传感器导航方式所无法比拟的优点，是自主移动机器人的关键技术和研究热点。本文针对基于视觉导航技术的室内移动机器人导航与定位算法问题开展研究工作。主要内容如下：\n 1、首先对自主移动机器人研究领域的发展、机器人导航技术、移动机器人视觉系统与视觉导航的研究现状作了简要的回顾，并对本文的选题背景、主要组成结构作了介绍。\n 2、导航线识别。通过边缘检测，找出导航线的边缘，然后计算导航线的重心，以该重心为界计算出导航线上下部分的重心，将它们连接就是机器人的行走轨迹，即导航线。\n 3、电子地图。移动机器人的智能性主要体现在认知周围的环境、阅读电子地图和自主规划路径。通过电子地图，一方面可以拓展机器人的应用范围和环境，例如在危险场合可以利用电子地图进行机器人路径规划，从而使机器人在实际应用中更加灵活方便；另一方面可以提供直观便捷的人机接口，便于人们根据实际需要安排机器人作业。把机器人运行的真实路径网络绘制成平面地图嵌入到导航系统中。当输入机器人的目的地时，机器人根据迪杰斯特拉算法出一条从当前位置到目的地的最优路径，并能够直观的显示机器人将要经过哪些路口和节点。\n 4、编码识别。为了正确定位并且按照规划路径行走，提出了一套对不同节点进行编排序号的编码方案。编码方案：编码区域分为九个矩形框，每个框代表一个码字区域，编码形式为0、1字符串，即在每个框内放置黑色矩形块与否来表示1或者0。通过图像处理来识别这些矩形框并判断编码的字符串，然后进行十进制解码就可以得到该节点出的编码。\n 5、模糊决策及转弯控制。为了让机器人沿着规划的导航线行走，需要控制机器人的左右轮速。提出了虚拟定标线方法和利用了模糊控制策略。虚拟定标线是视频图像上一组虚拟直线，由摄像头的俯仰角决定。如果导航线不在机器人视野中间的一定范围内，则机器人必定偏离了规划路径，于是可以计算出偏离距离d。不需要全局坐标系，仅通过比较导航线和定标线的夹角，就可以方便地计算出机器人偏离导航线的倾斜角θ。然后按照不同的隶属度函数，对计算出的距离d和倾斜角θ进行模糊划分，从而构造出一个模糊查找表并按照经验值填表，于是就实现了对机器人的模糊控制。在转弯路口前的导航线上设置断点，通过图像处理找到该断点，可以执行转弯策略，即机器人轮速下降，减小惯性，就可以实现机器人的平稳转弯控制。\n 机器人目前能够识别出导航线，在模糊控制下能够调整位姿，稳定的前行和转弯；能够识别地面编码、存储电子地图和自主路径规划。在此基础上机器人能够完成指定的简单任务，如机器人巡检等。\n 下一步的工作是研究基于单目视觉的机器人避障问题，主要处理两种障碍物，即凸出物和凹陷坑。目前，课题组正在针对这两种情况研究避障策略。

关键词：虚拟定标线电子地图机器人技术视觉导航模糊控制

来源：评论

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视觉导航中移动机器人的一种定位和导航方法

视觉导航中移动机器人的一种定位和导航方法

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作者：修择济南大学

学位级别：硕士

近年来,机器人技术的不断发展,伴随着计算机运算性能的提升,机器人技术的应用领域也变得更加广阔。在这一趋势下,研究能够应用于工业制造,教育,医疗,军事,公共服务等领域的移动机器人,使其能够真正进入实际应用就具有了重要的意义。移... 详细信息

近年来,机器人技术的不断发展,伴随着计算机运算性能的提升,机器人技术的应用领域也变得更加广阔。在这一趋势下,研究能够应用于工业制造,教育,医疗,军事,公共服务等领域的移动机器人,使其能够真正进入实际应用就具有了重要的意义。移动机器人导航研究已成为新的研究热点,而基于视觉的导航相比应用其他传感器的导航方式,因为具有获取信息量大而直观,更符合人类的感知行为,又不对工作环境造成二次污染等优点,是一种发展前景非常好的导航方式。本文针对沿导航线进行视觉导航的方法,利用虚拟定标线实现对导航线的跟踪,解决了任意摄像头俯仰角下虚拟定标线的确定问题,给出俯仰角与摄像头视野范围的关系的证明。完善了课题组有关机器人导航的电子地图功能,利用电子地图,对机器人的移动路径进行规划和控制,使机器人能够自主移动到给定的目标点。使用改进的加入颜色标记的路口节点编码,提高了机器人识别节点的能力,改善识别效果,使机器人自主移动的可靠性有了进一步提高。集成上述功能,实现机器人在已知地图范围内移动到指定位置的功能,以此完成机器人导航。介绍了机器人导航实验平台软件的开发,结构等。对课题所选用的Up-tech Voyager-ⅡA移动机器人的硬件体系,机械结构,软件开发环境等进行了系统的说明。主要内容如下: 1、探讨和回顾了自主移动机器人方向的研究现状和发展,介绍了机器人导航技术、机器人视觉系统以及机器人视觉在自主导航方面的应用等相关研究现状,对本文的选题背景、论文的主要结构作了介绍。 2、介绍机器人导航策略的研究。对虚拟定标线技术进行了改进,提出了任意俯仰角下的虚拟定标线的确定方法,并给出了推导和实验结果,证明了该方法的正确性和有效性。改进了导航线的识别算法,在原算法中加入了利用OTSU算法进行阈值动态调整的功能,使导航线的识别效果更加稳定,对光影的鲁棒性有了一定的提高。提出了不同俯仰角与模糊控制策略之间的关系问题,证明了摄像头俯仰角与摄像头视野区域之间存在着内在联系,并给出了其推导公式,当给定某较小的俯仰角下的模糊控制策略后,对任意较大的俯仰角,能够自动给出相应的模糊控制策略,控制机器人沿导航线行进。对以上理论进行了实验测试,给出实验结果。 3、介绍利用电子地图沿导航线行进中的路径规划方法,标志点识别方案的改进,机器人避障策略的初步研究。原有的编码识别方法,由于没有对节点标志朝向的识别,即标志本身没有方向的区分,为了使机器人从各个不同方向移动到节点时,读取到的节点信息都一致,节点标志的编码必须从四个方向观察都完全一样,这样就限制了可用编码的数量,编码的确定也比较复杂。本文中使用了改进的编码,在编码标志中加入红蓝色块以标定编码的方向,当识别到编码之后,首先确定其朝向,将编码旋转到正向再进行识别,这样便解决了自不同方向移动到编码区后的识别问题,简化了编码的设计。 4、在厂商提供的软件平台上进行了二次开发,对软件的原有模块进行了封装,解决了程序运行中的不稳定因素,程序可靠性大大提升,使之更便于开发和实验调试,也为以后的工作打下了基础。下一步的工作是机器人避障问题的研究。主要涉及两个问题,即障碍物的识别以及避障的策略。目前,已对避障策略进行了初步的探索。

关键词：移动机器人视觉导航虚拟定标线模糊控制电子地图

来源：评论

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