移动机器人视觉导航技术研究

摘要

长期以来，人们一直希望运输工具和机器自身能实现自主导航。从早期的科幻小说到2003年6月奔赴火星的“勇气号”，再到近来兴起的智能化高速交通系统，自主移动智能机器人系统已成为智能技术的高端研究领域。现在的移动式机器人已经发展成能在水下、空中、外太空中自主操纵。随着机械设计能力、传感器技术(如视觉)、计算能力、图像处理能力、规划控制的智能算法的发展，使得人们有可能提供真正的自主移动机器人。 本文介绍基于嵌入式ARM+Linux的视觉导航移动机器人，首先讨论了该机器人的系统结构，描述了系统各部分的详细设计。其次介绍了如何构建基于ARM+Linux的嵌入式开发平台，并在第4章结尾给出了在此平台下的UDP编程实例。接下来本文专注于为此机器人设计的基于滚动栅格法的动态路径规划策略，此策略的显著特征是仅用一个摄像头就可以完成机器人障碍物之间的距离测量，并借此实现自主导航。最后，给出了系统的仿真结果，证明了此策略的有效性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1嵌入式系统介绍

1.1.1嵌入式系统的含义、特点

1.1.2嵌入式系统的历史、现状及发展趋势

1.1.3基于ARM+Linux的嵌入式系统

1.2嵌入式ARM微处理器

1.2.1 ARM简介

1.2.2 ARM微处理器特性

1.2.3 ARM微处理器应用

1.3视觉导航及路径规划技术现状

1.4课题来源、意义和完成的主要工作

1、4、1课题来源

1.4.2课题意义

1.4.3完成的主要工作

第二章系统总体架构

2.1需求分析

2.2功能划分

2.3注意事项

2.4小结

第三章系统硬件详细设计

3.1硬件选型

3.1.1 ARM微处理器选型

3.1.2 Flash选型

3.1.3 SDRAM选型

3.1.4 USB接口部分

3.1.5无线收发模块

3.2系统硬件设计

3.2.1电源电路设计

3.2.2复位电路和晶振电路设计

3.2.3存储器设计

3.2.4 S3c2410A电路设计

3.2.5无线通信模块

3.2.6 UART接口电路设计

3.2.7 JTAG电路设计

3.2.8 GPI/O电路设计

3.3 小结

第四章构建嵌入式软件开发平台

4.1构建嵌入式LINUX开发平台

4.1.1嵌入式Linux介绍

4.1.2嵌入Linux开发环境

4.2嵌入式软件开发简介

4.3基于UDP网络编程

4.3.1 UDP协议简介及其特性

4.3.2数据传输编程实例

4.4小结

第五章障碍物识别与视觉导航算法研究

5.1障碍物识别及其算法

5.1.1障碍物识别及避障原理

5.1.2障碍物识别程序

5.2障碍物单目测距

5.2.1路面坐标与图像坐标的变换

5.2.2障碍物测距算法

5.3路径规划

5.3.1栅格法环境建模

5.4基于滚动栅格法的动态路径规划算法

5.4.1动态规划介绍

5.4.2滚动路径规划介绍

5.4.3滚动算法原理

5.4.4基于栅格法的动态路径规划算法描述

5.5算法仿真

5.6小结

结束语

参考文献

攻读学位期间发表的论文

致谢

附录