基于移动机器人定位和导航的人工路标设计.pdf

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1、第26卷第4期北京建筑工程学院学报V01．26No．42O10年12月JournalofBeijingUniversityofCivilEngineeringandArchitectureDec．2O10文章编号：1004—6011(2010)04—0049—04基于移动机器人定位和导航的人工路标设计李光辉，蒋志坚(北京建筑工程学院电气与信息工程学院，北京100044)摘要：在复杂环境下，如何快速、准确地识别路标是移动机器人定位和导航的关键问题．基于图像分割原理，利用投影和方向特征的处理方法，提出了一种新的人工路标方案．通过

2、统计学的相关理论验证了该路标图案的可行性，实验结果也显示了该图案可以较好地解决移动机器人的路标识别问题．关键词：移动机器人；图像分割；人工路标；路标识别中图分类号：TU242文献标志码：AArtificialLandmarkDesignforMobileRobotLocalizationandNavigationLiGuanghui，JiangZhijian(SchoolofElectricityandInformationEngineering，BUCEA，Beijing100044)Abstract：Inthecompl

3、exenvironment，howtoidentifysignfastandaccuratelyisthekeyproblemtothemobilerobotlocalizationandnavigation．Inthispaper，anewartificiallandmarkisproposedbasedontheimagesegmentationtechnologyandprojectivemethodwithdirectionalfeature．Thestatisticaltheoryandexperimentshow

4、thatthisnewlandmarkisagoodsolutiontothemobilerobot’Sidentificationofsigns．Keywords：mobilrobotimage；segmentation；artificiallandmark；landmarkrecognition自主机器人是一种具有高度自规划、自组织、自主定位与导航．可见，无法快速准确地识别路标是限适应能力，适合在复杂环境中工作的机器人．其目制移动机器人自主定位与导航能力提升的瓶颈之一．标是在没有人干预、无需对环境做任何规定和改变路标是指

5、机器人通过传感器对外界进行感知，的条件下，有目的的移动和完成相应的任务．当机能够识另q的特征信息．而在基于路标的自主机器人器人工作在室内环境时，机器人只能通过自身携带导航系统中，研究的主要问题在于路标的选择、设的传感器来识别所在位置的特定路标，根据对路标计、检测、定位、环境表征和路径规划等等．而使用的识别结果来完成自主定位和导航任务．可见，在的路标大致可以分为两类：人工路标和自然路标．自主机器人的导航中，对路标识别的作用至关重要．自然路标是指已经存在于环境中的物体和特征；自路标图像的定位与识别是机器人在未知环境中表示然路标受

6、外界的环境影响较大，不太稳定，因此，在与识别环境的基础，对机器人导航、定位与智能决策路标识别上，往往采用的是人工路标．人工路标是有重要而实际的意义．但是，在目前的研究水平下，指特殊设计的物体或者标记，需要被放置特定的环在复杂环境中，机器人还难以利用自身的传感器准境中．并且路标能够被激光、红外、声纳和视觉等传确、快速地识别路标，因而难以实现利用路标实现自感器进行检测．因此，在设计工作中，如何设计路标收稿日期：2010—10—18作者简介：李光辉(1985～)，男，硕士研究生，研究方向：智能机器人控制50北京建筑工程学院学报20

7、10年就显得尤为重要．设计出一个易检测、易识别、可靠性案以红色为背景，红色醒目，并且受外界的干扰因素高的人工路标，保证该路标在各种视觉条件下(正视、少，容易识别和检测出来，以白色表示路标图案，红斜视、近视、远视、变光照)都能正确进行检测识别．色和白色图案色形成鲜明的颜色对比，以便于检另外，由于对自然路标的识别与提取受光照条测．该图案设计简洁，制作方案简单．在路标图件和视角变化的影响较大，当环境比较复杂时，人或像提取时，以路标图像的整体特征为基点，以图像的机器人难以准确、快速地完成路标提取任务．人工灰度值为主要特征量，来进行特

8、征选择和提取，在此路标与自然路标相比，人们可以根据视觉识别的需基础上，利用投影和方向特征的处理方法，得到路标要，事先有针对性地对人工路标的颜色和形状等信的特征不变量值，息进行设计，而在识别人工路标时这些信息都为已知量，使得识别难度大大降低．因此，即使在复杂工作环境下人工路标也容易快速准确识