| 摘要 | 第4-5页 |
| ABSTRACT | 第5-6页 |
| 第一章 绪论 | 第9-20页 |
| 1.1 研究目的和意义 | 第9-10页 |
| 1.2 球形机器人的研究现状 | 第10-17页 |
| 1.2.1 国外球形机器人的研究现状 | 第10-14页 |
| 1.2.2 国内球形机器人的研究现状 | 第14-17页 |
| 1.3 常用的机器人定位方法介绍 | 第17-19页 |
| 1.3.1 里程计法 | 第17页 |
| 1.3.2 GPS定位技术 | 第17-18页 |
| 1.3.3 惯性测量单元定位法 | 第18页 |
| 1.3.4 视觉定位法 | 第18-19页 |
| 1.4 本论文的选题及研究方向 | 第19-20页 |
| 第二章 视觉相机和惯性传感器的标定研究 | 第20-37页 |
| 2.1 系统视觉定位的流程分析 | 第20-21页 |
| 2.2 视觉定位中的坐标系和相机成像模型 | 第21-27页 |
| 2.2.1 视觉定位中的坐标系 | 第21-23页 |
| 2.2.2 从相机坐标系到球形机器人坐标系的转换 | 第23-25页 |
| 2.2.3 相机成像模型 | 第25-27页 |
| 2.3 相机标定 | 第27-33页 |
| 2.3.1 空间标定 | 第27-32页 |
| 2.3.2 时间标定 | 第32-33页 |
| 2.4 视觉相机和惯性传感器的标定实验 | 第33-36页 |
| 2.4.1 空间标定实验 | 第33-35页 |
| 2.4.2 时间同步实验 | 第35-36页 |
| 2.5 本章小结 | 第36-37页 |
| 第三章 球形机器人鲁棒运动参数估计算法研究 | 第37-53页 |
| 3.1 球形机器人运动参数估计算法分析 | 第37-43页 |
| 3.1.1 视觉定位原理 | 第38-40页 |
| 3.1.2 卡尔曼滤波器原理 | 第40-42页 |
| 3.1.3 四元数基础理论 | 第42-43页 |
| 3.2 卡尔曼滤波器的设计 | 第43-49页 |
| 3.2.1 姿态滤波器设计 | 第44-46页 |
| 3.2.2 姿态航向滤波器设计 | 第46-48页 |
| 3.2.3 速度位移滤波器设计 | 第48-49页 |
| 3.3 球形机器人运动参数估计实验 | 第49-52页 |
| 3.4 本章小结 | 第52-53页 |
| 第四章 基于视觉和惯性传感器的球形机器人控制方法研究 | 第53-71页 |
| 4.1 基于曲率跟踪的球形机器人控制算法 | 第53-65页 |
| 4.1.1 球形机器人样机的结构 | 第53-54页 |
| 4.1.2 基于曲率跟踪的球形机器人算法 | 第54-58页 |
| 4.1.3 球形机器人圆周运动分析 | 第58-61页 |
| 4.1.4 仿真实验 | 第61-65页 |
| 4.2 基于预瞄点跟踪的球形机器人控制算法 | 第65-70页 |
| 4.2.1 算法设计 | 第65-67页 |
| 4.2.2 仿真实验 | 第67-70页 |
| 4.3 本章小结 | 第70-71页 |
| 第五章 实验与分析 | 第71-76页 |
| 5.1 搭载有视觉相机和惯性传感器的球形机器人系统 | 第71-73页 |
| 5.1.1 双目视觉相机 | 第72页 |
| 5.1.2 惯性传感器 | 第72-73页 |
| 5.1.3 直流无刷电机 | 第73页 |
| 5.1.4 视觉处理模块 | 第73页 |
| 5.2 球形机器人运动控制实验 | 第73-75页 |
| 5.3 本章小结 | 第75-76页 |
| 第六章 总结与展望 | 第76-78页 |
| 参考文献 | 第78-81页 |
| 致谢 | 第81-82页 |
| 攻读学位期间所获的学术成果 | 第82页 |