巡检机器人的视觉导航及语音信息服务

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所属分类:AGV设计资料
摘要

随着科技的进步,机器人技术的逐渐完善,智能机器人可以代替人工提供更多的智能服务,如:变电站巡检机器人的沿线巡检,以及到达指定地点进行设备异常检测、抓拍图片保存到本地服务器或回传到后台服务器;博物馆导游机器人到达指定文物地点为游客讲解文物的相关历史文化等。那么,机器人如何到达指定位置实现视频监控及语音服务是要解决的一大难题。机器人可以利用导航技术到达指定目标点,目前主流的机器人导航技术包括磁导航、激光导航、GPS导航、路标导航、视觉导航等。鉴于视觉导航的灵活性好、成本较低、易于实施等特点,在地面铺设导航线的基础上,利用视觉实现机器人的自主导航、自规划路径、自定位到达目标点,并在此位置进行视频监控及语音服务。主要研究内容如下:(1)自主导航。首先为机器人铺设导航线,机器人利用视觉获取导航线图,并计算图中导航线与其对应虚拟定标线之间的偏移角度、偏移距离;然后,通过PD(比例-微分)模糊控制规则调整机器人直行速度及旋转角度,进而实现机器人沿导航线自主校正前行。(2)自主定位。在导航线的十字路口设计九宫格编码图案来实现机器人的节点定位;基于微信二维码的识别原理,从九宫格编码区域的四个顶角选取其中的三个位置来设计定位方格,解决从十字路口的不同方向识别该路径节点都保持结果一致的难题。(3)路径规划。利用提前给出的全局电子地图信息,通过Dijkstra路径算法,机器人自动规划出从初始点到目标点的最优路径,并实现沿该路径自主校正,到达目的地。(4)视频监控。机器人可以利用计算机网络传输技术实现远程实时监测运行路径信息;也可以到达指定目标点,对周围环境信息进行录像、抓拍,保存到本地服务端或通过网络传输回传到后台控制端进行保存。(5)语音服务。对于不同的路径节点预存不同的文本信息,机器人到达指定节点便可以语音播报对应的文本信息进行相关介绍;同时机器人可以识别简单的语音指令实现直行、后退、转弯或停止等功能。本文利用视觉导航解决了机器人如何自主到达指定节点的难题,并在指定位置实现对周围环境进行录像、抓拍及语音播报。创新点在于,基于微信二维码的识别原理对九宫格模板进行编码设计,解决了同一路径节点从不同方向识别结果保持一致的难题。

论文目录

摘要
abstract

第一章 绪论

1.1 巡检机器人视觉研究的意义
1.2 巡检机器人的国内外研究现状
1.3 巡检机器人的导航技术
1.3.1 磁导航
1.3.2 GPS导航
1.3.3 激光导航
1.3.4 路标导航
1.3.5 视觉导航
1.4 研究思路及相关方法
1.5 论文结构

第二章 相关基础知识

2.1 图像处理相关概念和算法
2.1.1 图像的表示
2.1.2 颜色空间转换及二值化
2.1.3 图像滤波
2.2 PID及模糊控制
2.2.1 PID控制
2.2.2 模糊控制
2.3 虚拟定标线
2.4 本章小结

第三章 机器人软硬件系统

3.1 机器人系统
3.1.1 机器人软硬件
3.1.2 系统二次开发
3.2 系统界面设计
3.2.1 系统主界面
3.2.2 路径规划界面
3.3 本章小结

第四章 机器人视觉导航

4.1 机器人的基础控制
4.1.1 键盘控制
4.1.2 界面控制
4.1.3 语音控制
4.2 机器人的自主巡检
4.2.1 机器人导航
4.2.2 机器人定位
4.2.3 机器人的路径规划
4.3 本章小结

第五章 视频监控及语音服务

5.1 视频监控
5.2 语音服务
5.2.1 语音播报
5.2.2 语音控制
5.3 本章小结

第六章 实验结果与分析

6.1 机器人视觉导航的稳定性
6.2 编码识别的准确性
6.3 路径规划的最优性
6.4 语音识别的准确率
6.5 语音播报的准确率

第七章 结论与展望

参考文献
致谢
附录

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