[00520221]具有立体视觉的球形机器人及其运动控制方法研究

　　球形机器人在野外作业、反恐及灾难救援和社会服务等领域具有广阔的应用前景。但是目前球形机器人的运动控制存在控制精度不高、累计误差较大且抗干扰能力差等问题，已经成为阻碍其进一步应用和发展的关键问题，根本原因之一是，现有的球形机器人缺少外部测量传感器，其环境感知能力较弱，难以获得球形机器人准确的运动参数。该项目通过在球形机器人上搭建双目立体视觉，研究具有立体视觉的球形机器人运动参数估计和控制的新方法。旨在利用立体视觉增强球形机器人的环境感知能力，实现具有外部感知的运动控制策略，从而提高球形机器人的运动控制精度。主要研究成果如下：

　　1.设计并实现了一种可以搭载立体视觉的球形机器人机构。

　　2.提出了一种基于非完整约束的球形机器人动力学分析与建模方法。

　　3.利用模型解耦、线性化以及状态反馈等方法，建立了球形机器人的运动控制模型；提出了内环力矩控制、外环基于视觉反馈路径跟踪的球形机器人运动控制方法。

　　4.提出了一种基于重力方向的立体相机与IMU相对姿态标定方法。

　　5.提出了一种基于立体视觉的球形机器人运动参数估计算法。

　　6.提出了一种基于立体视觉和IMU的融合算法。

　　7.提出了一种具有控制力矩陀螺球形机器人运动控制算法。

　　8.研制了具有立体视觉的球形机器人原理研制样机2台。