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1、密级：保密期限： 站孪却童大肇 硕士研究生学位论文 学号：Q Z 鱼互垒Z 姓名：陵丕 专 业：捡型堇盔皇自麴丝装重 导 师：一签这趄：更麽拄 学院：自动业 2 0 1 0 年1 月2 0 日 北京邮电大学硕士学位论文2 0 1 0 独创性( 或创新性) 声明 I I I II III l rl llI IIr l J 11I Y 17 5 9 0 9 3 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中下 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其量 教育机构的学位或证书而使用过的
2、材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任 0 何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 i申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名= 隧= ：l 日期：坦：! ：曼 一 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，印： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权像 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和售 阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其_ 它 复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位
3、论文属于保密在一年解密后适用本授权书。非保密论 文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 一；l 蛳to0u 北京邮电大学硕十学位论文2 0 1 0 基于移动机器人平台的一种避障算法研究 摘要 随着科学技术的快速发展，机器人已经越来越多的应用于人们的 日常生活中。如何使机器人在执行任务的过程中更加有效、准确的避 开障碍物是目前研究的重点与热点，本文使用两种传感器结合的方式 来研究移动机器人在未知环境中的避障。 本文分析了移动机器人避障算法的研究现状，重点研究了移动机 器人避障系统的设计、避障策略的分析及软件实现、硬件半台的搭建， 并通过仿真与实验对机器人避障进行丫验证。本文的主要研究内
4、容包 括以卜几点： 首先，设计了基于红外测距传感器与C C D 相机相结合的移动机 器人避障系统，分析了多传感器的融合原理并设计了基于红外与图像 两种传感器的避障系统的信息融合方式。 其次，为了验证避障算法和两种传感器融合在移动机器人避障中 可靠性和实用性，设计并搭建了基于A R M 9 为核心的移动机器人驱 动控制甲台。 最后，研究了移动机器人的避障策略，提出了基于几何关系的单 目视觉测距算法，提出了移动机器人的避障流程，分析了避碰点的选 择和局部路径规划，使得移动机器人能更好的绕开障碍物顺利执行任 务，并通过软件仿真和实验进行了验证。 关键宇移动机器人信息融合避障策略A R M 9 北京邮
5、电大学硕上学位论文2 0 1 0 ，0 I 北京邮电大学硕士学位论文2 0 1 0 T H Eo B S T A C L EA V O I D A N C EA L G O R I T H M B A S E Do NM O B I L ER O BO T A B S T R A C T W i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fs c i e n c ea n dt e c h n o l o g y , r o b o t sh a v e b e e nu s e dm o r ea n dm o r ei n p e o p l e Sd
6、 a i l yl i f e T h ei m p o r t a n to ft h e r e s e a r c h i n g i Sh o wt om a k et h em o b i l er o b o ti nt h e p r o c e s s o f i m p l e m e n t a t i o no f i t sm a n d a t em o r ee f f i c i e n ta n da c c u r a t et oa v o i d o b s t a c l e s ，t h i sp a p e ru s e st w ok i n d
7、so fs e n s o r sa st h ew a yt or e s e a r c ht h e m o b i l er o b o ti nu n k n o w i n ge n v i r o n m e n ta v o i d i n go b s t a c l e s T h i st h e s i sa n a l y z e st h ep r e s e n ts i t u a t i o no fm o b i l er o b o to b s t a c l e a v o i d a n c e a l g o r i t h m ，w i t he
8、 m p h a s i so n t h em o b i l er o b o to b s t a c l e a v o i d a n c es y s t e md e s i g n ，o b s t a c l ea v o i d a n c es t r a t e g y , h a r d w a r ep l a t f o r m b u i l d i n ga n dv e r i f yt h r o u g hs i m u l a t i o na n de x p e r i m e n t T h em a i nc o n t e n t o ft
9、h i st h e s i si n c l u d e st h ef o l l o w i n g ： F i r s to fa l l ，d e s i g nm o b i l er o b o ta v o i d a n c es y s t e mb a s eo ni n f r a r e d d i s t a n c es e n s o ra n dC C Dc a m e r a a n a l y z em u l t i s e n s o ri n t e g r a t i o na n d d e s i g nt h ef u s i o nm e
10、t h o do ft w ok i n d so fs e n s o r S e c o n d ，i no r d e rt ov e r i f yt h er e l i a b i l i t ya n dp r a c t i c a l i t yi nt h e o b s t a c l ea v o i d a n c ea l g o r i t h m + a n dt w os e n s o r su s i n go ft h em o b i l er o b o t ， d e s i g n e da n db u i l tam o b i l er o
11、 b o tc o n t r o lp l a t f o r m d r i v e A t l a s t ， r e s e a r c h e dt h em o b i l er o b o t a v o i d a n c e s t r a t e g y , d e m o n s t r a t e dam o n o c u l a rv i s i o n m e a s u r i n gm e t h o d b a s e do nt h e g e o m e t r i c l o c a t i o na n dp r o p o s e dm o b i
12、 l er o b o ta v o i d a n c e p r o c e s s ， a n a l y z e dt h ec o l l i s i o ns i t es e l e c t i o na n dl o c a lp a t hp l a n n i n g ，S Ot h a tt h e m o b i l er o b o tc a nb e t t e rb y p a s s i n go b s t a c l ea n df i n i s h i n gi t s t a s k ，a n d v e r i f i e di tt h o u g
13、 hs i m u l a t i o na n de x p e r i m e n t K E YW O R D Sm o b i l er o b o t i n f o r m a t i o nm e r g ea v o i d a n c e s t r a t e g y a r m 9 1 北京邮电大学硕十学位论文2 0 1 0 一 空 一， 北京邮电大学硕十学位论文2 0 1 0 目录 第一章绪论 1 1 论文研究背景和意义 1 2 国内外研究现状 1 2 1 国外移动机器人研究现状 1 2 2 国内移动机器人研究现状 1 3 论文研究内容及结构 第二章移动机器人避障系统设
14、计 2 1 避障系统测距原理 2 1 1 视觉慝l 像! ! 0 距坞i 王f l ! 历i j 旦! 5 2 1 1 1 单日视觉原理5 2 1 1 2 视觉系统位置检测6 2 1 2 红外测足旺原理7 2 1 3 视觉图像处理一9 2 1 3 1 图像预处理9 2 1 3 2 图像分割1 2 2 1 3 3 图像边缘检测1 3 2 2 移动机器人避障系统设计1 5 2 2 1 红外测距系统设计1 5 2 2 2 图像处理实例分析1 7 2 3 信息融合1 8 2 3 1 信息融合的关键问题1 9 2 3 1 1 数据转换1 9 2 3 1 2 信息融合的分类2 0 2 3 1 3 信息融合的常用方法2 1 2 3 2 信息融合舰则2 2 2 3 3 信息融合的应用2 3 2 4 本章小结2 4 第三章移动机器人硬件平台设计与搭建2 5 3 1 移动机器人平台硬件系统结构2 5 3 2
