变电站设备巡检机器人的导航与定位研究

【摘要】：随着人工智能和机器视觉等学科的飞速发展,移动机器人技术的研究越来越受到国内外科研工作者的重视。自主导航定位是移动机器人技术研究的关键,定位精度和障碍物的成功检测是其能否在实际环境中成功应用的前提。本文以实验室自行研制的设备巡检机器人为实验平台,以变电站为应用环境,结合双目视觉与射频识别技术(Radio Frequency Identification, RFID)对巡检机器人导航与定位展开了如下研究: 通过使用RFID阅读器无线检测RFID标签对机器人进行粗略定位,再使用双目摄像机提取路标的位置完成机器人的精确定位;根据RFID标签内储存的信息确定机器人的在变电站内某位置的任务类型并执行。 随机选取一定数目的像素点,根据其在视差图中的三维坐标,利用RANSAC(Random Sample Consensus)算法求取当前帧的道路平面方程,然后根据点到平面的距离公式,求取图像中每个像素点到道路平面的距离,得到巡检机器人三维地形的高度图,最后对高度图进行图像处理,提取障碍物区域,结合道路边沿,控制机器人完成导航避障。 基于上述理论,在PC机上,以Windows、Microsoft Visual Studio 2005和OpenCV为开发环境,并使用BumblebeeⅡ双目摄像机和RFID标签及其阅读器开发出变电站设备巡检机器人导航定位系统,通过在实际变电站环境下的运行,测试系统的可靠性。