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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。