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《河北工业大学》 2006年
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基于多源信息融合的移动机械手环境感知方法研究

张瑞波  
【摘要】:移动机器人研究是机器人学中的一个重要分支。目前,随着机器人技术的不断进步,移动机器人的应用领域越来越广泛,其重要发展方向是全自主化,即自主导航、自主避障和自主定位,而多源信息融合技术是达到自主化作业的有效手段。 本文在国家863项目“危险化学反应器泄漏检测与修补移动机械手系统”(2003AA421040)的支持下,以美国ActivMedia Robotics公司生产的Pioneer 3-AT型移动机器人和本实验室自主研制的五自由度机械手为研究对象,针对基于多源信息融合的移动机械手的环境感知问题,从多个方面进行了深入的系统研究,主要研究内容如下: 首先,介绍了由本实验室自行研制的HEBUT-Ⅱ型移动机械手的车体结构并对其驱动系统和运动学特性进行了分析; 其次,对机械手的视觉与超声信息融合进行了研究,并将其应用于机械手末端精确定位。对于机械手的视觉系统,研究了预处理中的灰度化,自动阈值的选取,二值化,腐蚀,膨胀,团点着色法和不变矩理论,用于产生一幅易于计算机识别和理解的二维目标图像,同时由超声传感器来提供第三维的距离信息。试验表明,该方法可以将机械手末端至封堵起始点的三维距离信息提取出来,应用于机械手末端的精确定位,为机械手下一步实施喷胶封堵作业打下良好的基础。 最后,在Pioneer 3移动机器人本体超声阵列的基础上,应用模糊控制技术实现了移动机器人的自主避障运动,在比较复杂的地图上实现了自主避障运动仿真,分析了机器人运动的轨迹曲线特性,并且在验收现场进行了HEBUT-Ⅱ型移动机器人的自主避障演示,证明了所采用的算法和策略的有效性和正确性;
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