具有双目视觉的球形机器人定位方法研究

• 作 者: 王轩
• 发表日期: 2013年01期
• 关键词: 球形机器人 视觉定位 动态环境 场流法

球形机器人是指一类驱动系统位于球壳内部,通过内驱动方式实现运动的机器人。相对于其他机器人而言具有零半径转弯,不易倾覆等优点,目前在军事及民用领域有较为广阔的应用。虽然球形机器人的理论研究有了很大进展,但是球形机器人在很多方面距离实际应用还有一定差距,主要原因之一是定位与导航问题不能得到很好的解决,而导航是以定位为前提的,为了实现定位的基本任务,本文针对具有双目视觉的球形机器人定位方法展开了研究。提出了球形机器人双目立体视觉定位方法,并设计了定位系统验证所提出方法的可行性。首先,本文调研了国内外球形机器人发展现状,指出目前球形机器人在定位方面存在的问题。之后分析立体视觉定位方法的关键步骤,通过实验分析总结立体视觉定位方法的特性,为球形机器人视觉定位方法的研究提供了基础。其次,针对球形机器人相对与其他其他移动机器人缺乏稳定平台的特点,对立体视觉定位方法进行改进。以特征匹配代替特征跟踪,解决摄像机随球形机器人框架晃动导致跟踪失败的问题,通过建立匹配的约束条件减少时间消耗,利用惯性测量单元信息修正视觉定位的累积误差。再次,根据球形机器人在实际应用中遇到的问题对算法进行了改进,通过加入场流法对动态物体上的特征点进行剔除,使得具有双目立体视觉的球形机器人可以在各种复杂环境中完成精确定位。最后,进行了球形机器人视觉定位实验,通过对实验数据的分析研究,验证了所提出定位方法的准确性与实时性。总结研究成果并进行展望。