基于面向对象的移动机器人仿真平台的研究与实现

摘要

本文介绍基于Visual.net2005+XML的移动机器人视觉导航仿真平台的设计与实现。首先讨论了该仿真平台的系统结构，描述了平台各部分的设计，其中特别介绍了仿真平台的相关接口。然后介绍了环境地图构建部分的环境识别算法的方法论、算法设计以及部分实现结果。 视觉仿真平台的接口部分介绍了系统架构特点和开发模式。采用动态链接库的方式实现了平台和控制算法的接口，本系统将机器人作为一个单独运行的程序，与承载环境地图的界面之间是通过建立基于TCP/IP的socket连接来实现通信的。同时软件实现了仿真环境的动态获取和仿真过程图形化显示，用户只需引用动态链接库，从中继承通用的机器人类，并在其中加入决策算法即可控制仿真机器人在环境地图中进行避障导航。 环境识别方面，主要分为图像采集，预处理，图像分割，自适应阀值，图像识别，及位姿信息，集中研究从CCD摄像机中获取的环境图像的识别问题。在图像分割模块中，利用实体的不同颜色标识来区分障碍物和非障碍物，获取二值化图像结果，颜色信息基于HLS颜色空间，利用色调H和饱和度S作为识别的参数；在图像识别部分，对分割后的二值图像经过平滑处理，利用障碍物的几何特征计算其位置；最后将识别部分计算出的障碍物位置传送给相应的结构变量作为决策输入。 平台依据仿真系统的主要功能要求，通过采用当前比较方便的面向对象设计方法，在Windows环境下，使用VisualC＃语言来实现。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1概述

1.2机器人软件系统仿真研究现状

1.3课题来源、意义和完成的主要工作

1.3.1课题来源

1.3.2课题意义

1.3.3完成的主要工作

1.4本课题的创新之处

第二章系统总体架构

2.1需求分析

2.1.1功能需求

2.1.2开发环境需求

2.2系统架构

2.3小结

第三章软件仿真平台的实现

3.1相关支撑技术

3.1.1基于XML语言的通信和信息传输机制

3.1.2基于TCP/IP协议的Socket通信

3.2数据层

3.2.1通信数据格式

3.2.2相关类的创建

3.3事务处理层

3.3.1类的创建

3.3.2仿真平台状态流程

3.3.3仿真计算

3.4 UI层

3.5小结

第四章环境地图构建

4.1基于颜色信息的图像识别算法

4.2二值图像的处理

4.3目标实体的特征提取

4.4小结

第五章仿真系统介绍

5.1仿真系统界面

5.2仿真实验举例

结束语

参考文献

攻读学位期间发表的论文

致 谢

附录