论文部分内容阅读
随着机器人技术的发展,大量的机器人新技术与成果在各个领域得到应用与推广的同时,许多行业对机器人技术提出了更多更高的要求。地面移动机器人系统作为机器人家族的重要成员,已逐渐成为机器人学科中研究与开发的热点之一。地面移动机器人主要由车体结构、主控制器、视觉信息系统和搭载机械装置构成。视觉信息系统作为地面移动机器人的核心组成部分,不仅仅是人眼的简单延伸,更是机器人从客观事物的图像中提取信息,进行处理并加以理解,最终实现人工智能的重要基础。因此,对于地面移动机器人的视觉信息系统的研究具有重要的理论意义。本文以实际工程项目为背景,设计研发了一款多用途地面移动机器人的视觉信息系统。该视觉信息系统配备有高清可见光摄像机和非制冷热像仪,支持日夜两用模式,还搭载有可对目标进行精确测距的激光测距机,可在不同环境下实现对机器人周边场景的有效侦测,协助机器人进行场景分析和环境理解。本文的主要研究工作如下：1)针对机器人的应用需求,对视觉信息系统进行总体的方案设计。分别基于几款不同的核心处理器构建系统的总体方案,在进行细致的分析和对比之后,最终选择以TMS320DM648为核心处理器,搭配LM3S5956协处理器的系统方案；2)在选定的设计方案基础上,对系统的其他细节部分进行了完善,详细论述了系统各模块的工作原理设计,并简述了系统PCB硬件设计原则；3)在完成的硬件基础上,研究了机器人视觉信息系统的软件设计。系统的软件设计包括DSP程序设计和Cortex-M3MCU程序设计。DSP程序设计包括初始化程序和图像处理算法的DSP实现,其中DSP初始化程序设计包括EMIFA的初始化、视频口的初始化和EDMA的配置,图像处理算法包括对图像的重采样和裁剪。Cortex-M3MCU程序设计包括芯片初始化和中断服务程序设计；4)在完成系统的软硬件设计之后,将程序固化入视觉信息系统并对其进行了测试。结果表明,本课题研究的机器人视觉信息系统运行稳定,实现了预期的设计目标并且取得了较好的效果。本文研究的地面移动机器人的视觉信息系统,完整地实现了机器人的前端视觉,可在不同环境下有效采集客观事物的基本信息,可用于多种无人地面系统,并对实现人工智能化的机器视觉有一定的工程实践意义。