● 摘要
多机器人系统因其具有低成本、高容错、高效性以及集群效应等优点而使其成为机器人学研究的热点，其中对多机器人系统协调控制策略的理论研究是多机器人系统研究的重要内容之一，这方面的研究也已经取得了许多成果。但由于实验条件的限制，许多理论和算法难以得到验证。因此，研究人员往往在自己提出的假设条件下，通过计算机仿真对所提方法进行验证。但是，由于这些假设往往过于理想，且仿真难以体现实际机器人系统是否能满足这些假设。因此，搭建实际的多机器人实验系统，验证并有效地利用已有的多机器人系统理论和算法，具有重要的意义。本文设计并研制了一种基于移动机器人的多机器人实验系统，包括对三个移动机器人平台以及基于双相机全局视觉位姿检测、反馈的机器人视觉检测系统的研制，并对移动机器人的运动性能、视觉检测系统的性能进行了实验。在阐述国内外在多机器人及其实验系统、视觉位姿检测的研究现状基础上，指出了本论文的研究目的和意义，确定了以移动机器人结构、控制器以及双相机图像配准拼接、图像识别等为主要研究内容。接着设计了移动机器人的结构方案，在此基础上进行运动学建模与分析，然后进行了结构设计与物理样机的研制。完成了基于DSP2407为主处理器的移动机器人控制系统设计，并在其上进行基于μC/OS-II嵌入式实时系统的软件开发。此外，还对机器人视觉检测系统进行了总体设计，并对图像配准拼接方法进行了探讨，在Matlab中采用互相关法、傅立叶互功率谱法、特征点匹配法对图像配准与拼接进行了实验，并结合OpenCV技术对双相机图像配准拼接进行编程实现。其次还对颜色模型、图像分割与识别、色标设计、图像坐标系与世界坐标系的转换等进行了探讨与设计，采用基于全局搜索与航迹搜索相结合、网格搜索种子点与种子点区域生长的图像分割识别方法，基于相对测量的坐标变换手段，完成了整个视觉检测系统的开发并进行了实验。最后对本多机器人实验系统进行了包括移动机器人运动控制实验、无线通信实验、视觉系统性能实验及系统综合实验等在内的多项实验，并对实验结果进行了分析和总结。