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履带式机器人的电子定向和双目视觉测距

作　者: 单体岗
导　师: 吴建华
学　校: 天津理工大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 履带式机器人陀螺仪鱼眼镜头双目测距
分类号: TP242.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

履带式机器人具有特殊的机械结构，可以适应复杂的路面环境，它的应用也越来越广泛。本文利用陀螺仪实现机器人的电子定向，完成了机器人旋转角度的控制。陀螺仪是测量旋转物体角速度的一种内部传感器，可以测量出旋转物体本身姿态的变化，最为重要的是不需要外界的参考信号。利用陀螺仪的这个特性可以使机器人在能见度较低的环境下或者对环境不熟悉以及参照物不足的情况下实现比较精确的导航和定位。双目视觉测距中，采用了鱼眼镜头与标准镜头相配，且鱼眼镜头轴线垂直于移动机器人底面，而标准镜头轴线平行于移动机器人前进方向。从而利用鱼眼镜头可实现360°的环景观察，方便寻找目标物体，在电子陀螺仪支持下，利用标准镜头对目标物体进行识别和测距。这一独特优势能够使它在民用、军事、航空等那些依赖于视觉信息做出决策的各行业都具有非常重要的意义。本文以履带式机器人为研究对象，在双目测距中，.完成了对鱼眼图像的中心标定。根据颜色特征对图像进行两次分割，得到灰度图像和二值图像，再将分割后的图像经过噪声消除和中值滤波的手段，自动快速的识别目标物体。在试验中，把物体近似看为一圆点，用形心来代替目标物体，并对双目测距的公式进行了推导。实验测量了多组数据，并进行了误差分析，建立了误差修正模型。在电子定向中，设计完成了基于ENC-03陀螺仪的外围电路。让陀螺仪输出的模拟信号依次经过滤波、放大、A/D转换、变成数字信号，通过单片机和电脑相连。然后从计算机上读取陀螺仪的输出电压值，利用公式换算成角速度，并进行积分，从而求出物体旋转的角度。试验测量了多组角度数值，并对所求的角度进行验证，计算出最大误差，满足了ENC-03陀螺仪精度的要求。通过无线网络，完成了计算机对履带式机器人的远程控制，实现了两者之间的通信。编写机器人软件控制界面，实时显示履带式机器人的偏转角度。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-14
  1.1 引言  9-12
  1.2 国内外研究现状  12-13
  1.3 本文主要内容  13-14
第二章双目视觉测距  14-30
  2.1 鱼眼镜头  14-16
  2.2 鱼眼图像的标定  16-18
  2.3 目标物体的识别  18-25
    2.3.1 颜色识别  18-19
    2.3.2 图像预处理  19-21
    2.3.3 识别目标物体  21-25
  2.4 双目视觉测距  25-29
  2.5 本章小结  29-30
第三章基于陀螺仪的履带式机器人定向  30-40
  3.1 陀螺仪的原理  30
  3.2 ENC-03 陀螺仪的概述  30-32
  3.3 ENC-03 陀螺仪的整体电路  32-34
    3.3.1 滤波、放大电路  32-33
    3.3.2 A/D 转换电路  33-34
  3.4 单片机对 ADC0832 的控制原理  34-37
  3.5 ENC-03 陀螺仪测量角度的软件设计  37-39
  3.6 本章小结  39-40
第四章实验结果和误差分析  40-49
  4.1 陀螺仪测角度实验  40-42
  4.2 双目测距的实验结果与误差分析  42-46
  4.3 履带式机器人的远程控制  46-48
  4.4 本章小结  48-49
第五章结论与展望  49-51
  5.1 工作总结  49
  5.2 未来工作展望  49-51
参考文献  51-54
发表论文和科研情况说明  54-55
致谢  55-56

履带式机器人的电子定向和双目视觉测距

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