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基于光流定位的自动路径规划清扫机器人
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更新于2023-05-24
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扫地机器人作为智能家居的一个分支,在当下火热一时。一个完整的机器人定位以及路径规划系统是必不可少的。此文针对机器人路径规划进行了研究,光流定位是由机器视觉延伸出的一种技术,通过摄像头识别进行定位,能反应机器人实时的二维坐标。基于光流定位和测距模块,可以实现对室内大致地形的判别,从而规划出一条最优的清扫路线。实验证明:该规划方案能基本覆盖室内的清扫区域。
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基于光流定位的自动路径规划清扫机器人基于光流定位的自动路径规划清扫机器人
扫地机器人作为智能家居的一个分支,在当下火热一时。一个完整的机器人定位以及路径规划系统是必不可少
的。此文针对机器人路径规划进行了研究,光流定位是由机器视觉延伸出的一种技术,通过摄像头识别进行定
位,能反应机器人实时的二维坐标。基于光流定位和测距模块,可以实现对室内大致地形的判别,从而规划出
一条最优的清扫路线。实验证明:该规划方案能基本覆盖室内的清扫区域。
李炫志,黄旭铭,姜科,郑慎鹏,李晨韵,陈光乐,周晋怡
(中国计量大学 机电工程学院 求是电子科技协会,浙江 杭州 310000)
摘要摘要:扫地机器人作为智能家居的一个分支,在当下火热一时。一个完整的机器人定位以及路径规划系统是必不可少的。
此文针对机器人路径规划进行了研究,光流定位是由机器视觉延伸出的一种技术,通过摄像头识别进行定位,能反应机器人实
时的二维坐标。基于光流定位和测距模块,可以实现对室内大致地形的判别,从而规划出一条最优的清扫路线。实验证明:该
规划方案能基本覆盖室内的清扫区域。
关键词 关键词:扫地机器人;光流定位;路径规划
中图分类号 中图分类号:TP242文献标识码:ADOI: 10.19358/j.issn.1674-7720.2017.05.018
引用格式 引用格式:李炫志,黄旭铭,姜科,等.基于光流定位的自动路径规划清扫机器人[J].微型机与应用,2017,36(5):
57-59.
0引言引言
目前市场上扫地机器人的路径规划都是由超声波、红外等传感器测量得到当前的位置再结合算法规划出理想路径。由于传
感器精度等问题,无法定位出精确的位置,导致机器人出现运动轨迹混乱等问题。
基于光流传感器的机器人可以解决传统扫地机器人运动轨迹混乱的问题。基于光流传感器定位技术的路径规划式寻路系统
清扫覆盖率大,工作效率高,采用了类似光电鼠标定位与移动位移测量方式,结合激光测距传感器对当前扫地机器人的位置及
运动方向进行监测,并根据监测得到的位置与位移方向、速度等信息,搭载摄像头、电子罗盘、超声波模块、激光测距仪这几
个传感器来实时监测机器人的工作环境的变化。核心处理器对各个传感器传回的数据进行分析,以此来实现基本无碰撞的扫地
过程,并对扫地机器人的运动路径进行规划,实现扫地机器人对应用环境的全方位清洁。
1光流光流
光流是一种简单实用的图像运动的表达方式,通常定义为一个图像序列中的图像亮度模式的表观运动,即空间物体表面上
的点的运动速度在视觉传感器的成像平面上的表达。
1.1光流法检测运动物体的基本原理光流法检测运动物体的基本原理
给图像中的每一个像素点赋予一个速度矢量,这就形成了一个图像运动场,在运动的一个特定时刻,图像上的点与三维物
体上的点一一对应,这种对应关系可由投影关系得到,根据各个像素点的速度矢量特征,可以对图像进行动态分析。如果图像
中没有运动物体,则光流矢量在整个图像区域是连续变化的。当图像中有运动物体时,目标和图像背景存在相对运动,运动物
体所形成的速度矢量必然与邻域背景速度矢量不同,从而检测出运动物体及位置[1]。
1.2光流传感器
光流传感器(如图1所示)自带图像处理,原理是光源发光被地面反射回接收器,因为地板表面的形貌是不同的,所以接
收器收到的时间间隔很短的两帧图像是有差别的,处理器通过算法由前后几帧图像的差别解算出机器人移动的距离、方向和速
度。
搭载了光流传感器的扫地机器人与传统的碰撞式的扫地机器人最大的区别就在于其定位方式不同。传统的扫地机器人的定
位能力仅依靠超声波或者红外测距模块来实现一些粗糙的定位。而搭载了光流传感器的扫地机器人的工作原理与生活中常用的
光电鼠标类似。如图2所示,机器人底部会有一个发光二极管,通过该发光二极管照亮机器人的底部表面。然后通过机器人底
部表面反射回一部分光线,经过一组光学透镜,传输到一个光感应器件(微成像器)内成像。这样,当机器人移动时,其移动















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