国务院颁布的《中国制造2025》中指出,要推动机器人技术发展,将机器人作为推动的重点领域之一。服务型机器人是机器人应用中的一个分支,其跟随技术在可移动的机器人中具有广泛的应用前景。本文设计了一种新的跟随机器人系统,提出了单目摄像头结合一字线激光的目标定位方法,联合优化的绿色激光分割方案,有效解决了有窗室内光照不均的影响,还能滤除浅蓝色干扰,仅用单帧图像即可确定目标行人和机器人之间的空间位置关系。该方法有效提高了视觉处理的效率,并根据机器人与目标的位置关系完成对机器人的运动控制。当目标丢失时,通过机器人与手机之间的蓝牙通信完成报警。该跟随机器人系统由视觉处理模块、运动控制模块和丢失报警模块组成。其中视觉处理模块通过在单目摄像头视野范围内倾斜向上投射出一束波长为515nm的绿色一字线激光,将目标行人相对机器人的前后距离反映在激光投射的高度上,完成单帧定位。在RGB彩色图像中分别提取G-R和G-B特征,将两者用Otsu算法预分割,再取交集得到激光分割的结果,并运用前后邻域和Bhattacharyya系数相结合的规则进行目标位置更新。视觉处理模块还能在机器人与目标行人之间有干扰行人通过的遮挡情况下,完成对目标的鲁棒跟随,使视觉的判定更为准确。运动控制模块采用基于指令的运动控制模式,通过STM32单片机对双直流电机的控制,实现对目标行人不同速度直行和转弯的紧密跟随。机器人运动速度的反馈由编码器对信号的采集获得。运动控制模块的电源部分留有12V、5V、3.3V的电源接口给整个系统供电。丢失报警模块采用机器人和手机之间的蓝牙通信完成丢失报警功能,并在Android手机端开发了特定的App以实现该功能。手机端平均每50毫秒能够收到来自机器人端的蓝牙信号,若手机端有超过3秒没有收到来自蓝牙的确认信号,则启动手机的震动和弹窗报警响应。经过系统测试,在视觉算法运行效率方面,在CPU为Intel I5、运行内存为8G的计算机上模拟,16.16秒处理完349帧图像,平均46.3毫秒处理完一帧,算法运行效率高。该算法与经典的均值漂移算法相比速度稍慢,但在目标部分遮挡的情况下依然能够保持其准确性;与光流法相比,本算法速度更快,而且能够一次得到目标中心点。所实现的跟随机器人能够实现对最大1.6m/s的直线行走和最大2.44rad/s角速度转弯的目标行人跟随。本论文所提出的跟随机器人设计方案具有视觉处理算法效率高、抗干扰能力强、性价比高的优点,具有实际意义和应用价值。