基于视觉的室内移动机器人自定位技术研究

在关于移动机器人的诸多研究领域中，机器人自定位是十分关键的技术，是实现机器人自主运动和其他任务的基础，而且涉及领域广泛，有很多难点有待解决，因而是一个具有重要研究价值的课题。 本论文以沈阳新松机器人股份有限公司自主研发的家庭服务机器人为研发平台，系统地研究了基于计算机视觉的室内移动机器人自定位问题，成功设计了基于单目视觉人工路标以及粒子滤波的室内移动机器人自定位系统。 本文首先根据室内移动机器人自主导航定位的要求，设计了一种简易美观的新型视觉人工路标，并且研究与实现了该路标的实时准确检测以及不同路标的识别。 其次，在位姿计算方面，本文研究了共面P4P（4点透视）问题的解法及其在位姿计算方面的应用，并分析比较了两种不同P4P解法的优缺点，成功地将两种算法结合起来用于机器人位姿计算。 最后，在机器人自定位方面，本文将单目彩色摄像机作为传感器，在基于贝叶斯滤波理论的自定位理论框架下，利用粒子滤波自定位方法融合视觉信息与码盘信息，实现了自主移动机器人的自定位。 实践证明，本文设计的基于单目视觉人工路标的自定位系统能够成功地应用在室内移动机器人上，具有较高的应用推广价值。