室内移动机器人的动态路径规划

• 作 者: 刘敬坤
• 发表日期: 2014年期
• 关键词: 路径规划 摄像机标定 地图构建 视觉定位 A*算法

随着计算机技术的发展，机器人研究成为一个热点，目前机器人已经被应用于社会多个领域。而人口的老龄化和家居服务的智能化需求使得家居服务机器人的研究关注度越来越高，已经逐渐发展成机器人研究的一个重要方向。移动机器人的导航是机器人一个基本功能，包含了环境感知、定位和路径规划等问题。本文主要研究了在室内环境下，基于全局视觉和启发式搜索A*算法的路径规划系统。论文首先介绍了与机器人路径规划相关的环境地图构建、机器人定位技术，并概述了常用的路径规划算法，从整体上完成了基于视觉的路径规划系统方案设计。为了校正摄像机的图像畸变，分别对摄像机的线性模型和非线性模型进行了描述，并使用平面棋盘法标定摄像机。在环境地图构建方面，根据摄像机采集的环境全局图像，在经过图像的预处理后，采用基于Canny边缘轮廓的方法提取障碍物的外部轮廓，分割出障碍物区域。为了提高路径规划算法效率，对环境图像进行栅格化处理，构建环境全局栅格地图。在机器人的跟踪定位方面，为了能够适应室内环境光照度等因素的干扰，使用基于codebook背景图像检测出移动机器人区域。在机器人移动过程中，将检测到的机器人区域作为初始搜索窗口，利用CamShift算法跟踪定位机器人位置，在定位的准确性和实时性方面能够满足系统需要。最后，在栅格地图上采用启发式搜索A*算法进行路径规划。为了应对环境中的未知障碍物，提出了动态路径规划方法，根据环境障碍物的变化更新环境地图。利用Qtcreator环境和OpenCV库构建了仿真界面，测试路径规划效果。