第4期 2017年4月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2017)04000104
D0I:10. 13462/j. cenki. mmtamt.2017. 04. 001
No.4 Apr.2017
基于机器视觉的室内移动机器人导航偏转角的确定
钟映春，刘阿明，谢仁亮
（广东工业大学自动化学院，广州510006）
摘要：宝内移动机器人需要在结构化的环境中定位和导航。常用的方法是采用电子罗盘获得机器人的偏转角。但是电子罗盘极易受到磁干扰。为此，提出了采用图像识别技术来获取机器人的导航偏转角。首先，利用机器人上搭载的摄像装置获取原始图像，进而提取图像中特定顾色分量；然后，利用改进的霍夫变换算法检测机器人正向失量；最后，获得正向失量与北向失量间的夫角数据值。实验结采表明，该文所提出的基于机器视觉的确定宝内移动机器人导航偏转角的方式可以避免硬磁干扰，具有较高的精度，保证准确性、实时性。
关键词：室内移动机器人；机器视觉；机器人导航；霍夫变换；图像识别
中图分类号：TH166;TG659
文献标识码：A
The Determination of Navigation Deflection Angle for Machine Vision-based
Indoor Mobile Robots
ZHONG Ying-chun, LIU A-ming, XIE Ren-liang
( School of Automation, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006 , China)
Abstract : Indoor mobile robots are needed to locate and navigate in a structured environment. To obtainthe deflection angle of the robots, a common method is using electronic compass. However, since electronic compass is highly susceptible to magnetic interference, a new method using image recognition technology is put forward. Firstly, original image can be acquired from the photographic device installed on the robots, and then its specific color components can be extracted; afterwards, modified Hough transform algorithm canbe used to detect the positive vector of the robots. Lastly, the included angle data between the positive vector and the north vector can be acquired. Experimental results show that the proposed method of deter mineng navigation deflection angle for machine vision based indoor mobile robots avoids hard magnetic in-terfere nce and ensures high accuracy, precision and timeliness.
Key words: indoor mobile robots; machine vision; robot navigation; Hough transform; image recognition
0引言
室内移动机器人是一种在如家庭、养老院等结构化环境中具备自主移动能力的装置。随着社会经济与科学技术的发展，智能化机器人走进人们的生活，研究具有高精度导航定位能力的机器人成为当前热点之 1-2
目前，在室内移动机器人导航应用中，广泛使用电子罗盘与机械陀螺仪来确定机器人当前角度，但电子罗盘离干扰源45cm之内，容易受到干扰源的硬磁干扰，严重影响输出的准确性34}，极端情况下可能导致机器人无法正常移动。为此，需要研究其他技术手段来避免室内移动机器人导航领域中的磁干扰问题
本文采用机器视觉的方法来确定室内移动机器人
导航偏转角。首先构建了室内移动机器人导航系统架构，然后采用图像识别技术来获得当前机器人正向矢量与北向矢量间的夹角数据[35]，由于此检测方法可以人为按需选择物理安装空间以及选用高精度抗干扰类机械指北针，可以有效避免机器人自身导磁材料对测量精度的影响。
1室内移动机器人导航系统架构 1.1系统架构
本文以室内移动轮椅式机器人作为开发研究平台，机器人实物如图1所示。以搭载有Android操作系统的嵌入式设备（手机或平板电脑）作为人机交换面板。指北针设备安装在嵌人式设备的正下方，以保证
收稿日期：20160625；修回日期：20160724
*基金项目：广东省佛山市科技计划项目（FZ2010013）；广东省高性能计算重点实验室开效课题项目（TH1528）
作者简介：钟映春(1973一)，男，江西赣州人，广东工业大学副教投，研究生导师，博士，研究方向为模式识别与图像处理；通讯作者：刘阿明
(1991—)，男，期南来阳人，广东工业大学碳士研究生，研究方向为图像处理与算法研究，（Email)675234258@q-com。
万方数据