未知环境下轮式移动机器人视觉稳定控制方法研究

未知环境下，基于视觉的感知与控制方法是提高移动机器人自主性的主要技术手段，也是该领域研究的关键技术和热点问题。轮式移动机器人是应用最为广泛的一类移动机器人，这类具有非完整性运动学约束、欠驱动机电系统的姿态稳定控制一直是控制领域研究的热点问题之一。本研究拟通过对单摄像机－轮式移动机器人这类系统进行运动学和动力学的建模分析，提出适合在未知环境下、不需要预先获取环境三维模型信息及参考帧图像、具有全局渐进稳定性的视觉伺服方法。主要研究内容包括对现有图像特征提取与跟踪方法的对比分析，选择适合未知环境下的特征跟踪方法，以及从序列图像估计运动参数的方法；并基于该运动参数估计方法，研究非完整性约束、欠驱动轮式移动机器人的视觉伺服问题，采用非线性控制理论的方法对伺服控制率的稳定性进行分析；并对提出的方法进行仿真和实验验证。本研究工作是移动机器人视觉伺服领域的基础性研究工作，具有重要的理论意义和应用价值