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机器人的自主定位和地图创建是当前机器人研究问题的热点。应用传感器对信息进行感知,从而实现可靠的定位是机器人的一个最基本的功能。由于激光测距具有精度较高,方向性好的特点,视觉传感器可以快速、方便地显示出周围的环境信息,并且具有测量的信息量大、范围广的优点,所以这两种测距传感器均在移动机器人研究中得到了广泛应用。
本课题首先建立了激光测距系统的硬件模型,对激光的发射和接收电路进行了设计,引入了高精度的时间间隔测量芯片TDC-GP2,并对送入NTDC-GP2芯片的START和STOP两路信号采用了相同的信号处理电路,从而避免了因为信号处理电路时延不同而引入新的误差。实验数据表明,测距系统时间间隔的精度可以精确到几十ps级。第二,本文在DM642 E开发板的基础上设计了双目视觉系统,并对摄像机的运动控制进行了研究。最后,将激光测距与双目视觉系统进行融合,很好的解决了视觉图像信息范围大造成的机器人无法实时定位的缺点。通过摄像机的成像模型,对摄像机进行了标定实验。并且对激光光斑进行了处理,减少了激光中心的偏差。完成了基于视觉系统的激光传感器标定算法的重要工作,即将激光传感器测量到的空间点和双目摄像机拍摄图像中的特征点进行匹配的过程。
激光测距给移动机器人提供了三维视图的深度信息,将激光测距系统和双目视觉系统相融合进行三维定位可以更加高效、准确的获得周围的环境信息,使机器人的定位更加精准。