工程機(jī)器人是一種依靠自身動力和控制能力,在非結(jié)構(gòu)環(huán)境下工作,執(zhí)行復(fù)雜工程施工任務(wù)的機(jī)器人。要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的運(yùn)動規(guī)劃、物料搬運(yùn),機(jī)器人必須具備定位能力。視覺定位方法相比傳統(tǒng)的定位技術(shù),有著應(yīng)用廣泛、信息豐富、成本低等特點(diǎn)。本課題來源于某實(shí)際項(xiàng)目,為在室內(nèi)沙盤上自主行動的挖掘機(jī)模型設(shè)計(jì)視覺定位算法。為實(shí)現(xiàn)視覺定位并保證魯棒性、精確性、實(shí)時(shí)性,控制成本,并應(yīng)對可變沙盤地形的影響,本文提出了基于離線建立的視覺地圖,使用特征法定位和光流法結(jié)合的定位方案,并針對項(xiàng)目需求進(jìn)行了一些特殊改進(jìn)。本文研究主要包括以下幾個(gè)方面:首先分析了工程的特點(diǎn)和精度、速度、魯棒性需求,研究了各種視覺定位方法的特點(diǎn)優(yōu)劣,設(shè)計(jì)了視覺定位方案;根據(jù)方案進(jìn)行了視覺場景設(shè)計(jì)和傳感器的選型和標(biāo)定,并明確了需要實(shí)現(xiàn)的視覺建圖、地圖處理、特征法定位、光流定位算法模塊。其次,針對演示模型的特殊需求,設(shè)計(jì)了定位所需的視覺地圖的獲取方法。采用了基于SIFT特征的單目稀疏增量式三維重建,提取沙盤周圍場景的視覺特征并計(jì)算其位置;把視覺地圖對齊到全局坐標(biāo)系;計(jì)算相機(jī)坐標(biāo)系與機(jī)體坐標(biāo)系的位姿關(guān)系;對地圖進(jìn)行簡化和優(yōu)化,得到了場地的精簡穩(wěn)定的視覺地圖。... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：59 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

實(shí)驗(yàn)機(jī)器人模型與展臺

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-11-圖2-1坐標(biāo)系示意圖wwwxxyRytzz(2-6)11XxYyzz(2-7)對于計(jì)劃選取的魚眼相機(jī)，以徑向畸變?yōu)橹�，以O(shè)penCV-fisheye模型表征[33]，有22urXY(2-8)arctan()ur(2-9)3579d1234kkkk(2-10)其中ur為點(diǎn)的歸一化圖像坐標(biāo)與光軸的距離，為入射角，d為鏡頭畸變后實(shí)際投影位置對應(yīng)的歸一化圖像坐標(biāo)與光軸的距離。投影點(diǎn)的像素坐標(biāo)為00xxdyyuucfXvcfrY(2-11)其中（xc,yc）為光軸穿過的像素坐標(biāo)，（xf,yf）為歸一化焦距。它們和魚眼畸變參數(shù)（1234k,k,k,k）構(gòu)成相機(jī)的內(nèi)參，需要被標(biāo)定。相機(jī)標(biāo)定通常事先離線完成，可利用Kalibr視覺標(biāo)定庫實(shí)現(xiàn)，需要十幾張對已知尺度的標(biāo)定紙的不同角度的拍攝照片，即可獲得相機(jī)內(nèi)參。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-17-圖2-3實(shí)驗(yàn)場景布置（測試版）2.5本章小結(jié)本章首先在對課題需求的分析的基礎(chǔ)上，研究了課題所需的立體視覺基本理論，明確了算法的可行性；然后設(shè)計(jì)了視覺定位方案，明確了需要實(shí)現(xiàn)的視覺建圖、地圖處理、特征法定位、光流定位算法模塊，根據(jù)方案進(jìn)行了演示系統(tǒng)的視覺場景設(shè)計(jì)和傳感器的選型和標(biāo)定，為后續(xù)算法實(shí)現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)奠定了基矗

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]工程機(jī)器人技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用[J]. 湯鵬洲,羅銘,朱萍.  機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用. 2015(04)

碩士論文
[1]基于自然場景的多相機(jī)內(nèi)外參自動標(biāo)定方法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 王宇桐.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2019
[2]建筑機(jī)器人在我國建筑業(yè)企業(yè)中的應(yīng)用障礙及對策研究[D]. 林治陽.重慶大學(xué) 2017



本文編號：3254161