室内自主移动机器人导航的研究

论文摘要

自主移动机器人导航问题主要针对机器人在现实环境中的感知、定位、认知和运动控制的功能进行研究。本课题侧重于研究机器人对大楼内部执行巡逻的功能实现。我们首先将任意一幢大楼固有的两份档案文件——大楼外观图和内部平面结构图用扫描仪输入到计算机中,先对大楼外观图作Canny边缘检测和Hough变换提取直线,在参数空间中作正弦曲线拟合求出外观图像的三个消失点,并利用外观图作旋转而消失点不变的特性,为内部平面结构图建立固有的坐标系。为此,重点研究了如何利用Hough变换检测直线,包括分析和实现参数空间的合理量化以及线段端点的确定。进而,确定内部平面结构图各部分的几何尺寸,以单元分解平面结构图的方法得到大楼室内环境的几何表示,做出路径规划,在平面结构图上仿真实现机器人的巡逻。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 课题研究的内容和结构安排
• 第二章 边缘检测与直线提取
• 2.1 CANNY算子边缘检测
• 2.2 HOUGH变换的基本原理
• 2.3 HOUGH变换的参数设置问题
• 2.3.1 θ和ρ取值区间的确定
• 2.3.2 ρ和θ的网格步长△ρ和△θ的确定
• 2.4 直线提取
• 2.4.1 存储直线上各点的链表的设置
• 2.4.2 链表中逆序的产生和处理
• 2.4.3 对应于极大值邻域的链表合并
• 2.5 线段的确定
• 第三章 机器人导航的定位模块的研究
• 3.1 定位的研究现状
• 3.2 大楼外观图的三个消失点的检测
• 3.3 消失点检测的验证
• 3.4 建立参照坐标系定位巡逻机器人
• 第四章 机器人导航的感知
• 4.1 扫描大楼内部平面结构图
• 4.2 大楼内部平面结构图的细线化
• 4.3 获取大楼内部平面结构图的数据
• 第五章 机器人导航的认知
• 5.1 表示地图的方法
• 5.2 单元分解大楼内部平面结构图
• 5.3 路径规划
• 第六章 机器人导航的运动控制
• 6.1 方向判断
• 6.2 位置预测
• 第七章 实验结果与分析
• 7.1 仿真机器人巡逻的主要过程
• 7.2 巡逻机器人从其它位置出发
• 第八章 结论
• 参考文献
• 致谢