基于模糊控制的NAO机器人视觉伺服系统研究与实现

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近年来,随着图像处理技术以及计算机处理能力的发展,基于视觉的机器人技术得到了飞速的发展。视觉伺服技术和模糊控制技术均是机器人研究领域的重要课题,是智能机器人的重要标志。   本文利用颜色模板进行目标识别,设计了一个具有模糊控制器的新的双目视觉伺服系统,并应用于NAO机器人上,实现了机器人自主地对静止目标物体的抓取,以及对运动的目标物体的跟踪和抓取。由于NAO机器人自身的视觉系统视野不相交、两个摄像机的中心轴在同一铅垂线上,所以不能组成一般的双目立体视觉系统。针对此问题,本文设计出一个由两个单目视觉单元组成的双目视觉伺服系统,这两个单目视觉单元是指NAO机器人的一个摄像机和一个外置的摄像机,它们的成像平面不需要相互垂直,只要能粗略检测出目标物体与机器人的手在机器人的左右、上下和前后三个方向上的位置关系(即负大、负中、负小、零、正小、正中、正大)即可,不需要测量出它们之间距离的精确值。较一般的双目立体视觉伺服系统而言,本文的视觉伺服系统在结构和图像处理方法上简单且易于实现,也避免了一般的双目立体视觉伺服系统所遇到的摄像机标定困难、图像校准工作复杂、对精度具有高要求等问题。与一般的语言值定义在离散的模糊论域上的模糊控制器相比,本模糊控制器使得机器人控制过程更为灵活,更能有效、快捷地实现控制任务。实验证明了由本文设计的基于模糊控制的NAO机器人视觉伺服系统具有良好的识别能力和控制特性,跟踪和抓取静止的和运动的目标物体的成功率可以达到95%以上。
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