家庭服務(wù)機(jī)器人智能空間關(guān)鍵技術(shù)研究與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人進(jìn)入民用領(lǐng)域條件日趨成熟。然而通常室內(nèi)環(huán)境存在的變化快、擾動(dòng)強(qiáng)等特點(diǎn)成為家庭服務(wù)機(jī)器人研究、應(yīng)用中的巨大阻礙。智能空間技術(shù)使得家庭服務(wù)機(jī)器人的感知能力和計(jì)算能力得到了極大的外延，使家庭服務(wù)機(jī)器人能在各種復(fù)雜環(huán)境中輕松、有效工作。它通過(guò)安裝在室內(nèi)的各種傳感器、執(zhí)行器實(shí)時(shí)獲取環(huán)境信息，并引導(dǎo)機(jī)器人完成家政服務(wù)。 本文就家庭服務(wù)機(jī)器人智能空間中的如下關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入研究，并提出了新的構(gòu)想。 本文系

2、統(tǒng)研究了如何設(shè)計(jì)人工地標(biāo)以及基于人工地標(biāo)的定位問(wèn)題。首先設(shè)計(jì)了一種新的人工地標(biāo)一基于QR code技術(shù)的二維自相似地標(biāo)，該地標(biāo)充分滿足尺度不變性、自相似性、仿射變換性，并能夠提供充足的環(huán)境信息。然后研究了如何在復(fù)雜環(huán)境下檢測(cè)、識(shí)別人工地標(biāo)，并提出一種基于單個(gè)人工地標(biāo)的機(jī)器人自定位方法。試驗(yàn)結(jié)果表明，在復(fù)雜環(huán)境下，機(jī)器人能夠快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)、識(shí)別人工地標(biāo)，僅僅利用單個(gè)人工地標(biāo)就能夠達(dá)到很高的定位精度。最后本文首次提出將無(wú)線射頻標(biāo)簽用作人工

3、地標(biāo)的構(gòu)想，并闡述了相關(guān)研究思路。 本文研究了基于頂棚攝像機(jī)的環(huán)境建模問(wèn)題。首先利用頂棚攝像機(jī)采集環(huán)境圖像，對(duì)采集到的彩色圖像預(yù)處理，利用canny邊緣檢測(cè)算法提取邊緣，采用邊緣閉合策略將圖像分割成若干區(qū)域。然后研究了基于混合高斯模型的區(qū)域識(shí)別方法，建立室內(nèi)物品的顏色混合高斯模型，根據(jù)模型辨識(shí)每一塊圖像區(qū)域，分辨出不同物品，根據(jù)辨識(shí)結(jié)果從而完成環(huán)境建模。試驗(yàn)結(jié)果表明，頂棚攝像機(jī)能夠以非常高的準(zhǔn)確率完成物品識(shí)別，得到很好的環(huán)境模型

4、。最后，設(shè)計(jì)了一種新的直線提取方案以獲取環(huán)境中各條直線的參數(shù)，采用基于三滅點(diǎn)的自標(biāo)定算法計(jì)算攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)，結(jié)合攝像機(jī)云臺(tái)給出的外參數(shù)計(jì)算各個(gè)物品的世界坐標(biāo)，從而完成環(huán)境中的各個(gè)物品的定位工作。 本文研究了基于多頂棚攝像機(jī)的圖像拼接問(wèn)題。單個(gè)頂棚攝像機(jī)視野有限，采用多個(gè)頂棚攝像機(jī)可以有效消除視覺(jué)死區(qū)，觀測(cè)到更大的環(huán)境區(qū)域。首先對(duì)頂棚攝像機(jī)采集到的多幅圖像使用SIFT算法提取各幅圖像的特征點(diǎn)，采用歐式距離特征匹配算法對(duì)各幅圖像的特征