微小型自主式水下机器人系统设计及试验 被引量：11

1

作者 魏延辉 田海宝 +3 位作者 杜振振 刘鑫 郭志军 赵大威 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期566-570,579,共6页

为了解决自主式水下机器人智能控制问题,设计了一种微小型自主式水下机器人。介绍了微小型自主式水下机器人的系统结构和关键部分系统,然后针对运动控制系统耦合问题,采用3个分控制系统方式实现水下机器人运动控制,最后进行了自主式水... 为了解决自主式水下机器人智能控制问题,设计了一种微小型自主式水下机器人。介绍了微小型自主式水下机器人的系统结构和关键部分系统,然后针对运动控制系统耦合问题,采用3个分控制系统方式实现水下机器人运动控制,最后进行了自主式水下机器人运动控制的试验研究。试验结果表明:研制微小型自主式水下机器人及其控制系统能够完成自主运动任务,实现自主化,为同类型的水下机器人提供参考。 展开更多

关键词 微小型水下机器人 自主式水下机器人 运动控制 系统结构 PID 控制算法 控制器

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多自主式水下机器人的路径规划和控制技术研究综述 被引量：15

2

作者 赵蕊 许建 +1 位作者 向先波 徐国华 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2018年第6期58-65,共8页

自主式水下机器人(AUV)是海洋资源勘探和开发的重要工具,在民用和军用领域都发挥着重要作用。随着AUV技术的逐步成熟,通过构建多自主式水下机器人(MAUV)系统,令多个AUV协作完成水下作业任务已成为当前的发展趋势。MAUV系统对提高水下机... 自主式水下机器人(AUV)是海洋资源勘探和开发的重要工具,在民用和军用领域都发挥着重要作用。随着AUV技术的逐步成熟,通过构建多自主式水下机器人(MAUV)系统,令多个AUV协作完成水下作业任务已成为当前的发展趋势。MAUV系统对提高水下机器人的智能化水平及发展海洋化装备具有重要的理论研究意义和实用价值。介绍目前MAUV系统的应用现状和科研进展,并对MAUV协同路径规划和集群协同控制技术等研究热点进行系统化梳理,着重分析人工智能优化和编队协同的关键技术。最后,对MAUV系统未来的发展方向进行展望。 展开更多

关键词 多自主式水下机器人系统 路径规划 集群协同 编队控制

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自主式水下机器人水下对接技术综述 被引量：27

3

作者 郑荣 宋涛 +1 位作者 孙庆刚 国婧倩 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2018年第6期43-49,65,共8页

自主式水下机器人(AUV)作为水面支持平台和海底空间站以及深海长期观测系统之间的重要纽带,其水下对接技术一直以来都是国内外的研究热点。在归纳、分析国内外AUV水下对接技术如水下箱(笼)式对接、机械手或载体辅助式对接、杆类引导对... 自主式水下机器人(AUV)作为水面支持平台和海底空间站以及深海长期观测系统之间的重要纽带,其水下对接技术一直以来都是国内外的研究热点。在归纳、分析国内外AUV水下对接技术如水下箱(笼)式对接、机械手或载体辅助式对接、杆类引导对接、平台阻拦索式对接和喇叭口式引导对接技术的基础上,介绍各种AUV对接技术的实现方法和结构原理,以及对接技术的发展现状与趋势。并针对目前应用较为广泛的喇叭口式引导对接方式,详细介绍一种针对重型AUV的水下对接系统。经试验验证,该系统模块化强,对横滚姿态要求低,适用于多种尺寸AUV,对接系统的对接成功率高。所做工作可为今后AUV水下对接技术的发展提供参考。 展开更多

关键词 自主式水下机器人 水下对接 结构原理 喇叭口式引导对接 综述

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自主式水下机器人最优路径规划问题的研究 被引量：6

4

作者 任长明 万宁 +1 位作者 王肃静 王东燕 《中国航海》 CSCD 北大核心 2003年第3期12-16,共5页

路径规划是水下机器人实现自主航行的重要环节。根据自主式水下机器人的动力学性质 ,路径规划的特点以及实现智能行为的要求 ,采用基于案例的遗传算法 ,实现了自主式水下机器人最优路径规划。给出该方案的基本框架和算法 ,在基于案例类... 路径规划是水下机器人实现自主航行的重要环节。根据自主式水下机器人的动力学性质 ,路径规划的特点以及实现智能行为的要求 ,采用基于案例的遗传算法 ,实现了自主式水下机器人最优路径规划。给出该方案的基本框架和算法 ,在基于案例类比的学习方法中引入模糊多属性综合决策的方法建立决策算子进行案例的匹配 ,在遗传算法中实际知识的指导 ,适当地改进遗传算子 ,加快搜索速度。仿真结果证明该路径规划方法能够取得较好的规划结果 ,使自主式水下机器人具有了一定的自主导航 ,自主避障和自主作业的能力。 展开更多

关键词 自主式水下机器人 最优路径规划 自主控制 动力学性质 遗传算法 模糊多属性综合决策

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自主式移动机器人导航研究现状及其相关技术 被引量：33

5

作者 卢韶芳 刘大维 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第2期112-116,共5页

对国内外移动机器人智能导航研究中采用的几种导航方式进行了对比 ,对近几年发展起来的并已在移动机器人导航研究领域中得到应用的相关技术进行了论述 ,对自主式移动机器人导航技术的发展进行了展望 ,提出导航系统的智能结构与多传感器... 对国内外移动机器人智能导航研究中采用的几种导航方式进行了对比 ,对近几年发展起来的并已在移动机器人导航研究领域中得到应用的相关技术进行了论述 ,对自主式移动机器人导航技术的发展进行了展望 ,提出导航系统的智能结构与多传感器相结合的视觉组合导航、网络控制和虚拟现实技术的应用是该领域的主要发展方向。 展开更多

关键词 自主式移动机器人 导航 图像处理 虚拟现实

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舵桨联合操纵的自主式水下机器人运动控制 被引量：2

6

作者 张磊 庞永杰 +1 位作者 李晔 孙玉山 《北京工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期40-46,共7页

针对水下机器人舵桨切换操作时,由于控制输出突变而导致系统振荡甚至发散的现象,提出一种切换函数平滑指令输出;同时考虑到高速航态下,纵向速度对其他自由度运动的耦合影响,提出一种基于运动补偿的改进S面控制方法.该方法S面控制器结构... 针对水下机器人舵桨切换操作时,由于控制输出突变而导致系统振荡甚至发散的现象,提出一种切换函数平滑指令输出;同时考虑到高速航态下,纵向速度对其他自由度运动的耦合影响,提出一种基于运动补偿的改进S面控制方法.该方法S面控制器结构简单、参数易于调整,解决了S面控制器在水下机器人高速航行下控制效果较差的问题.利用李雅普诺夫函数对该控制器进行了稳定性分析,将其应用于舵桨联合操纵的水下机器人的运动控制.速度控制、艏向控制及深度控制,试验结果验证了该方法在水下机器人运动控制中应用的可行性. 展开更多

关键词 自主式水下机器人 舵 桨 改进S面控制

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自主式水下机器人故障特征增强方法 被引量：2

7

作者 张铭钧 刘维新 +1 位作者 殷宝吉 王玉甲 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期1099-1105,共7页

针对小波方法对自主式水下机器人(AUV)纵向速度进行外部随机干扰抑制时存在的过抑制问题,提出一种AUV纵向速度信号故障特征增强与外部随机干扰抑制方法,采用自适应随机共振方法实现AUV纵向速度信号的随机共振,以达成外部随机干扰能量向... 针对小波方法对自主式水下机器人(AUV)纵向速度进行外部随机干扰抑制时存在的过抑制问题,提出一种AUV纵向速度信号故障特征增强与外部随机干扰抑制方法,采用自适应随机共振方法实现AUV纵向速度信号的随机共振,以达成外部随机干扰能量向故障信号能量的转移;针对AUV纵向速度信号的非周期特性,基于AUV纵向速度信号与周期信号驱动下双稳系统输出信号实验数据,分析AUV纵向速度信号驱动下布朗粒子运动状态。水池实验结果表明:所提方法相对小波方法故障信号特征增强效果为70.66%,避免了过抑制问题,且布朗粒子仅在负势阱内运动。 展开更多

关键词 自主式水下机器人 外部干扰 特征增强 随机共振 小波 过抑制 非周期 布朗粒子

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自主式移动机器人定位坐标平滑算法研究 被引量：3

8

作者 卢韶芳 刘大维 +1 位作者 李娟 陈秉聪 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第1期96-99,76,共5页

为了提高基于全局视觉导航的移动机器人的全局绝对定位精度 ,提出了一种适用于较大工作空间的摄像机参数分区标定方法 ,并借用数字图像中邻域的概念 ,定义了小区域的 8邻域关系 ,利用模糊数学的方法确定了中心区域及其邻域的权值函数 ,... 为了提高基于全局视觉导航的移动机器人的全局绝对定位精度 ,提出了一种适用于较大工作空间的摄像机参数分区标定方法 ,并借用数字图像中邻域的概念 ,定义了小区域的 8邻域关系 ,利用模糊数学的方法确定了中心区域及其邻域的权值函数 ,有效解决了各小区域边界的定位坐标平滑过渡问题。该平滑算法是一种计算模板 ,计算量不会因小区域的面积和小区域的个数的增加而增加 。 展开更多

关键词 自主式移动机器人 定位坐标 平滑算法 全局视觉导航 定位精度

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自主式管道清淤机器人的研究 被引量：5

9

作者 李成群 么鸿鹏 张净霞 《机床与液压》 北大核心 2015年第15期51-52,29,共3页

提出了一种自主式管道清淤机器人,介绍了该机器人的工作原理及各组成部分的结构和功能。该机器人采用轮式行走机构和同步带传动机构,蓄电池供电和电机驱动,无线通讯和PLC控制。自主式管道清淤机器人的研究提高了排水管道清淤的效率和管... 提出了一种自主式管道清淤机器人,介绍了该机器人的工作原理及各组成部分的结构和功能。该机器人采用轮式行走机构和同步带传动机构,蓄电池供电和电机驱动,无线通讯和PLC控制。自主式管道清淤机器人的研究提高了排水管道清淤的效率和管道清淤作业的自动化水平。 展开更多

关键词 自主式清淤机器人 控制系统

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水下机器人移动式对接的全局路径规划方法

10

作者 朱子健 姜言清 +5 位作者 李柯垚 孙伟杰 李舒畅 许健鑫 张文君 武皓微 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期1873-1879,共7页

针对无人自主式水下机器人与母艇动态对接时面临的自主式水下机器人欠驱动操纵特性对全局路径的多几何约束要求,以及母艇运动带来的交会点动态变化导致路径的终端约束动态变化等难题,本文提出了一种自主式水下机器人的自主对接路径规划... 针对无人自主式水下机器人与母艇动态对接时面临的自主式水下机器人欠驱动操纵特性对全局路径的多几何约束要求,以及母艇运动带来的交会点动态变化导致路径的终端约束动态变化等难题,本文提出了一种自主式水下机器人的自主对接路径规划方法。该方法主要分为约束求解、运动规划和状态估计3部分。利用自主式水下机器人的动力学模型分析了在对接过程中的运动约束与终端约束;在运动约束和终端约束条件的前提下,基于势场法的思想分别设计了位置约束和姿态约束下的全局路径规划算法,同时提出母艇的位置、速度和姿态估计方法,并依此开展基于全局预测的路径规划方法的仿真。仿真结果表明:本文方法运算速度快、对母艇的状态具有很好的鲁棒性,并且满足运动约束和终端约束,可以在试验模拟真实自主式水下机器人归航时得到一条满足约束条件的光滑路径的路径规划算法。 展开更多

关键词 欠驱动自主式水下机器人 移动式对接 回收 全局预测 路径规划 状态约束 状态估计 人工势场法

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自主式水下机器人控制系统及声呐目标识别 被引量：8

11

作者 张家敏 曾庆军 +2 位作者 朱志宇 戴晓强 姚金艺 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2018年第6期94-100,共7页

[目的]为满足水下搜救、勘探、目标检测与跟踪等需求,[方法]针对研制的"探海I型"自主式水下机器人(AUV),利用其搭载的前视声呐开展目标识别试验,选取获取的运动目标图像中的典型帧进行目标检测和识别研究。阐述"探海I型&... [目的]为满足水下搜救、勘探、目标检测与跟踪等需求,[方法]针对研制的"探海I型"自主式水下机器人(AUV),利用其搭载的前视声呐开展目标识别试验,选取获取的运动目标图像中的典型帧进行目标检测和识别研究。阐述"探海I型"AUV的系统组成与工作原理。提出一种控制系统架构:以笔记本电脑配合水面控制箱为水面控制单元;以PC104工控板作为自动驾驶仪的主控单元;同时配备摄像头PC104板卡单独进行摄像头图像处理。采用三帧差分法检测声呐目标,并基于Hough变换的快速椭圆检测算法提取目标特征。[结果]湖上试验表明:研制的AUV运行可靠、正常,可满足水下工作的需求,声呐目标识别效果较好。[结论]该AUV控制系统架构和目标识别方法对于中、大型AUV的研制及视频、红外等其他领域的目标识别具有借鉴意义。 展开更多

关键词 自主式水下机器人 控制系统 声呐目标检测 目标识别

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自主式水下机器人中数字电子罗盘的误差分析及校正 被引量：1

12

作者 冉红格 何波 刘贵杰 《中国海洋大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2009年第S1期459-462,466,共5页

为提高电子罗盘在各类导航和精确定位系统中的定向精度,根据HMR3000电子罗盘的性能特点及应用特性,分析该数字电子罗盘在实际工作过程中可能存在的误差及其来源。通过电子罗盘在自主式水下机器人导航中的应用,本文对周围铁磁环境引起的... 为提高电子罗盘在各类导航和精确定位系统中的定向精度,根据HMR3000电子罗盘的性能特点及应用特性,分析该数字电子罗盘在实际工作过程中可能存在的误差及其来源。通过电子罗盘在自主式水下机器人导航中的应用,本文对周围铁磁环境引起的航向误差使用硬件和软件校正技术。分析实验数据可知:该误差补偿算法使数字罗盘的定向精度得到很大改善,表明HMR3000型数字罗盘在水下机器人导航领域应用有良好前景。 展开更多

关键词 HMR3000数字罗盘 自主式水下机器人 误差分析 补偿算法

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基于改进蚁群算法的多自主式水下机器人任务分配 被引量：10

13

作者 刘瑞轩 张永林 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2018年第6期107-112,共6页

[目的]以多自主式水下机器人(MAUV)执行海底地形勘察任务为背景,提出一种基于改进蚁群算法的MAUV最优任务分配算法。[方法]首先,建立任务分配问题模型;然后,针对基本蚁群算法进行改进。改进的蚁群由多个子群组成,通过对任务执行能力蚂... [目的]以多自主式水下机器人(MAUV)执行海底地形勘察任务为背景,提出一种基于改进蚁群算法的MAUV最优任务分配算法。[方法]首先,建立任务分配问题模型;然后,针对基本蚁群算法进行改进。改进的蚁群由多个子群组成,通过对任务执行能力蚂蚁的选择方法、启发函数和全局信息素更新方式进行改进,以此提高算法的自适应能力和全局搜索能力,并在局部搜索中通过2-opt算法进一步加快最优解的收敛速度。[结果]Matlab仿真结果表明,改进的蚁群算法可以有效提高MAUV的任务分配效率,从而快速地平衡航行距离和能耗代价。[结论]研究成果可为MAUV海底地形勘察任务分配提供参考。 展开更多

关键词 蚁群算法 任务分配 多自主式水下机器人

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自主式水下机器人推进器弱故障辨识方法 被引量：5

14

作者 于大程 朱晨光 张铭钧 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期1223-1229,共7页

针对传统灰色关联分析方法计算关联度时未考虑不同故障信号间的差异性,并且对水下机器人故障信号关联度处理不当问题,本文以特征值相对变化量代替绝对特征值进行归一化处理。根据故障信号类型进行分类,计算同类型特征向量间的关联度。... 针对传统灰色关联分析方法计算关联度时未考虑不同故障信号间的差异性,并且对水下机器人故障信号关联度处理不当问题,本文以特征值相对变化量代替绝对特征值进行归一化处理。根据故障信号类型进行分类,计算同类型特征向量间的关联度。采用正态分布函数计算不同故障信号间关联度,实现推进器的弱故障程度辨识。通过AUV实验样机模拟推进器故障,对本文方法与传统灰色关联分析方法在弱故障程度辨识方面的效果进行对比,本文方法在98%、92%故障信号下的辨识误差比传统灰色关联分析方法分别降低了42.5%、48.4%,验证了本文方法在AUV推进器弱故障辨识中增强故障信号的关联效果以及增强弱故障信号辨识效果的有效性。 展开更多

关键词 自主式水下机器人 推进器 弱故障 故障诊断 程度辨识 灰色关联分析

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自主式水下机器人：当前的工作及研究方向

15

作者 顾国昌 《现代科技译丛（哈尔滨）》 1994年第4期31-38,共8页

关键词 水下机器人 机器人 自主式机器人

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基于MOOS的自主式水下机器人导航系统 被引量：3

16

作者 邱海洋 曾庆军 智鹏飞 《江苏大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2021年第6期721-726,共6页

针对自主式水下机器人(autonomous underwater vehicle,AUV)的试验成本极高,水下机器人的应用与算法验证都需要在一个理想的仿真环境中进行测试,且仿真环境的建模较为困难等问题,提出了应用MOOS软件系统对AUV导航系统进行导航位姿、通... 针对自主式水下机器人(autonomous underwater vehicle,AUV)的试验成本极高,水下机器人的应用与算法验证都需要在一个理想的仿真环境中进行测试,且仿真环境的建模较为困难等问题,提出了应用MOOS软件系统对AUV导航系统进行导航位姿、通讯及三维信息的仿真,对MOOS软件系统的通信方法、软件架构、数据采集方式和传感器数据类型等方面进行了参数配置和仿真说明.面对工程导向,从数据产生机制、数据发布订阅和数据解析处理等角度,对MOOS软件系统进行论证分析.分析结果表明,MOOS系统可根据AUV导航系统的预设轨迹信息产生相关环境传感器数据,有效地进行多源信息融合与导航位姿解算. 展开更多

关键词 自主式水下机器人 MOOS软件系统 导航系统 路径规划 三维仿真

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自主式水下机器人的光视觉管道探测跟踪系统 被引量：9

17

作者 曾文静 徐玉如 +1 位作者 万磊 张铁栋 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期178-183,189,共7页

研究了自主式水下机器人(AUV)利用单目光视觉系统对水下管道的检测跟踪问题,对实现该方法的各个过程从硬件组成和软件体系结构两方面进行了阐述,从而完成了一整套水下光视觉系统的软、硬件设计.分析了水下管道图像的特点,结合该特点阐... 研究了自主式水下机器人(AUV)利用单目光视觉系统对水下管道的检测跟踪问题,对实现该方法的各个过程从硬件组成和软件体系结构两方面进行了阐述,从而完成了一整套水下光视觉系统的软、硬件设计.分析了水下管道图像的特点,结合该特点阐述了图像预处理过程,提出了一种改进的Hough变换方法,改善了管道边界的提取效果.同时采用管道参考区域预测方法,提高了管道的检测率以及实时性,并利用水池试验对系统的可行性和有效性进行了验证. 展开更多

关键词 自主式水下机器人 管道探测 哈夫变换 参考区域

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小型自主式水下机器人驱动装置悬停功能仿生设计 被引量：5

18

作者 包海默 李京浩 +2 位作者 冯鸣 许若麟 许坤 《机械设计》 CSCD 北大核心 2022年第8期129-135,共7页

通过对小型水下机器人(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)驱动装置进行设计,实现其前后方向上的悬停控制,提高在实际应用中的运动稳定性和作业精确度,以黑鲈鱼为仿生对象,通过影像观察、解剖分析等方法获取其胸鳍的结构模型、运动原... 通过对小型水下机器人(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)驱动装置进行设计,实现其前后方向上的悬停控制,提高在实际应用中的运动稳定性和作业精确度,以黑鲈鱼为仿生对象,通过影像观察、解剖分析等方法获取其胸鳍的结构模型、运动原理和动作参数。采用仿生设计方法,模拟构建一种类似黑鲈鱼胸鳍结构的驱动装置,并通过流体动力学仿真,验证该驱动装置在悬停控制上的有效性。结果表明:该仿生胸鳍驱动装置可在0.5 m/s正面水流下实现AUV前后方向上的快速悬停。 展开更多

关键词 小型自主式水下机器人 驱动装置 仿生设计 悬停控制

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面向应用于林业采运输油管道检测的水下机器人的设计

19

作者 曹有为 仇玉霄 沈梦雨 《林业机械与木工设备》 2024年第6期88-91,共4页

为应用于林业采运输油管道的自主巡检,进行水下林业采运输油管道的定期巡检工作,设计了一款面向应用于林业采运输油管道检测的水下机器人。介绍了水下机器人的机械结构部分、控制部分、管道巡检部分设计。水下机器人使用的是STM32F407Z... 为应用于林业采运输油管道的自主巡检,进行水下林业采运输油管道的定期巡检工作,设计了一款面向应用于林业采运输油管道检测的水下机器人。介绍了水下机器人的机械结构部分、控制部分、管道巡检部分设计。水下机器人使用的是STM32F407ZGT6单片机作为主控MCU,使用Open MV作为视觉电路板。经过实验验证,设计的水下机器人可以完成采运输油管道的巡检工作。 展开更多

关键词 自主式水下机器人 管道巡检 水下管道

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基于视觉的移动机器人实时障碍检测研究 被引量：10

20

作者 王辉 邹伟 郑睿 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2005年第25期46-48,60,共4页

针对立体视觉障碍检测的两个难点:匹配精度以及匹配算法的实时性问题,文章提出了一种基于区域分割的障碍检测方法。通过区域分割,把图像对应点的匹配问题简化为区域边界点的匹配,提高了匹配的精度。分割后的区域作为一个独立的对象进行... 针对立体视觉障碍检测的两个难点:匹配精度以及匹配算法的实时性问题,文章提出了一种基于区域分割的障碍检测方法。通过区域分割,把图像对应点的匹配问题简化为区域边界点的匹配,提高了匹配的精度。分割后的区域作为一个独立的对象进行处理,障碍物三维信息计算转化为视差的判断,提高了匹配的速度。该算法能够实现在室内环境下的实时障碍检测,不需要利用环境的先验知识,具有较强的自适应性。实验结果表明了该方法的有效性。 展开更多

关键词 自主式移动机器人 障碍检测 逆投影变换 区域分割

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