室内移动机器人环境感知实验平台研究与实现

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1、摘要本文基于课题组有关环境感知的研究项目，将机器视觉与机器人控制相结合，设计了以视觉传感器为主，声纳传感器为辅的用于环境感知技术研究和验证的室内移动机器人实验平台。该平台为机器人运动控制、视觉定位与导航、环境感知与理解、语音识别与合成等方面的研究和综合提供了实验支持。通过对实验要求和实际条件的分析，设计了完整的实验平台。其中硬件设计采用以笔记本电脑为上位机的控制方式，利用其多接口和强大处理能力增加了系统的可扩展性及系统的高效性，软件上采用人机交互界面及多线程技术使程序操作简单、方便维护并且易于功能扩展。以基于行为的程序设计思想为指导

2、，通过设计一系列低耦合的基本行为，将其相互组合，根据优先级进行调度从而实现针对室内移动机器人的多种运动功能。利用AIRA函数库，实现了常用的室内移动机器人运动模式(手动控制运动，目标点运动，漫游运动等)，根据对AIRA的库函数构建方式的分析和实践，总结了其标准库函数的建立方法，并添加了沿墙行为的标准库函数。该沿墙行为改进了传统的基于斜率计算的沿墙运动模式，采用基于行为的编程技术，使其更适合实验室环境下的遍历。设计并实现了基于CCD摄像机的图像采集模块，根据动态采集处理及实时性的要求，对摄像机进行配置。使用SCOR．14SOC摄像机提

3、供的开发工具FlyCaptureSDK，编写了针对SCOR一14SOC摄像机的图像采集程序，为图像处理模块提供原始图像信息。使用VisionPro图像处理软件对图像处理模块进行设计，使用其PatMax定位算法开发了图像定位程序。实验证明达到了较高的定位精度并具备较强的鲁棒性。关键词：环境感知，实验平台，基于行为，图像处理，PatMaxAbstractABSTRACTInthispaper,therobotcontrolandmachinevisionsystemhasbeenassembledtogetherfortheEnviro

4、nmentPerceptionExperimentPlatformdesign，whichisbasedonallEnvironmentPerceptionProject．TheplatformisusedforvalidatingresearchproductionsonMobileRobotControl，orientationbasedonvision，environmentperception，speechrecognition，andSOon．Theexperimentplatformisdesignedonbothhar

5、dwareandsoftware．Inhardwaredesign,thenotebookwhichhasstrongprocessingabilityisthecentralcontrollerofthehardwaresystem．Therobotandothersensorsareconnectedwithitshardware-devices．Forthesoftwaredesign，GUIandmulti-threadstechnologyaleused．Therobot·controlthreadfunctionandt

6、heimage-processingthreadfunctionarecoded．ThemobilerobotcontrolprogramisdevelopedinuseofAIRASDK,whichisbasedonbehavior．Theteleoperationmode，wandermode，targetmodeareincludedintheprogram．Thefollow—wallmodeisdevelopedbasedonbehavior,whichisbetterthantheoldonethatmeasuresth

7、eslopeofthewall．TheCCDdigitalcameraisselectedandconfiguredbasedonenvironmentconditionandrealtimerequirement．AndtheimagecollectionprogramisalsodevelopedinuseofFlyCaptureAPI，whichisprovidedbythePointGreyCompany．ThisarticledesignsanimageprocessmoduleinuseofVisionProsoftwa

8、re，whichprovidesaninteractivedevelopmentenvironmentthatyouCanusetoassembletools，configureacquisitionandI／O，anddeployr