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《沈阳航空航天大学》 2011年
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基于视觉的移动机器人编队控制

贾晓燕  
【摘要】:随着复杂任务技术解决需求的日益增长,多机器人协作由于其成本低、并行性和冗余性等显著特点越来越受到人们的关注。多机器人编队作为一种常用的协作策略可以提高系统效率,改善其柔性和鲁棒性。本文以室内环境为背景研究了基于视觉的多机器人编队运动中队形的形成和保持问题。主要研究内容有:视觉跟踪模型的建立;领航者运动速度和相对位姿的估计;视觉伺服控制器设计。其中控制器设计应用了逆系统和滑模变结构控制技术,并特别引入了导弹导引律的平行接近法和固定前置角法。 本文首先推导了移动机器人视觉跟踪模型。该模型从两轮移动机器人的运动学模型开始,引入车载摄像机,根据摄像机透视原理,借助惯性坐标系、机器人坐标系、摄像机坐标系和图像坐标系之间的映射关系,最终建立起图像平面位置与运动平面位置的对应关系和视觉跟踪模型的状态方程。此视觉跟踪模型为机器人的运动控制和编队控制奠定了基础,同时也可用于实时估计领航者的运动速度和相对位姿。 分别采用逆系统和滑模变结构控制方法、平行导引法和固定前置角方法设计控制律。在伺服过程中借助于图像信号来计算跟随者的位姿信息并与给定位姿进行比较,形成闭环反馈控制,最终使跟随者以一定的角度和距离跟随领航者运动。 本文对上述模型和控制算法进行了仿真验证,仿真结果表明了理论推导的正确性以及控制器的有效性。
【学位授予单位】:沈阳航空航天大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TP242

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