結(jié)合光流和人工勢場風(fēng)管清掃機器人障礙物檢測與避障方法研究.pdf

1、近年來隨著中央空調(diào)的普遍使用，空調(diào)風(fēng)管清潔已日益受到重視，而空調(diào)管道的長期積塵很容易引起呼吸道疾病，所以定期對空調(diào)風(fēng)管進行清潔已刻不容緩。風(fēng)管清掃機器人作為風(fēng)管清洗的關(guān)鍵設(shè)備得到了人們的重視。從目前風(fēng)管清掃機器人研究成果來看，大多機器人自主導(dǎo)航和運動控制能力水平低，對管道內(nèi)部情況的感知能力比較弱，對于內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜且封閉的風(fēng)管管道更加難以完成清掃任務(wù)。本文根據(jù)風(fēng)管機器人的工作環(huán)境以及環(huán)境中各種障礙物的特性，以提高風(fēng)管清掃機器人避障能力為目

2、的，提出結(jié)合光流和人工勢場法的風(fēng)管機器人障礙物檢測及避障方法，并且進行實驗和仿真來驗證此算法的可行性。本文以提高風(fēng)管清掃機器人工作效率為基點，致力于風(fēng)管清掃機器人障礙物檢測及避障方法的研究與實現(xiàn)，展開了以下研究工作：
　　1、介紹了風(fēng)管清掃機器人的工作任務(wù)、工作環(huán)境和工作原理。在此基礎(chǔ)上，分析了風(fēng)管清掃機器人本體機械結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)，提出機器人實現(xiàn)障礙物檢測及避障的基本方案。
　　2、研究了基于光流法的空調(diào)管道中障礙物檢測方法

3、。首先對機器人拍攝到的圖像進行灰度化、平滑去噪等預(yù)處理操作，然后采用圖像灰度法對角點進行檢測跟蹤，利用金字塔 Lucas-Kanade算法進行光流計算，最后利用光流密度創(chuàng)建平衡策略，通過實驗驗證，基于光流平衡算法可以實現(xiàn)機器人障礙物檢測。
　　3、研究了結(jié)合光流和人工勢場法的避障路徑規(guī)劃方法。通過對圖像序列光流場的估計發(fā)現(xiàn)，障礙物區(qū)域存在較大光流密度。此算法首先利用光流密度來構(gòu)造斥力勢場，然后在圖像序列中加入人工勢場，通過金字塔