随着科技的进步,服务型机器人作为机器人技术集成的代表,其发展正在走向智能化和自主化。跟随型机器人作为服务型机器人的一种,能够在与目标没有物理接触的情况下自主完成连续的跟随动作,并与目标保持一定的距离,其在特殊人群(残障、老年人)辅助、物流搬运、军事运输等领域有着重要应用。基于视觉的跟随机器人可以适应复杂的工作环境,且识别准确度远远高于其他检测方式,所以基于视觉引导的跟随型机器人是今后的发展趋势。但是,如何在硬件资源有限的情况下,同时达到视觉跟随系统的准确性与实时性仍然是研究的难点。以上述现状为契机,本文基于嵌入式硬件平台,设计了一种基于单目视觉的自主跟随机器人,本文针对机器人的载体结构、目标识别算法和运动控制策略开展相关研究工作,具体研究内容如下:首先,结合实际功能需求对跟随机器人的机械结构及控制系统结构进行设计,对相关硬件进行选型和配置,并搭建开发环境。其次,通过使用AprilTags标记识别方式,简化目标特征以提高目标的识别率。并针对原目标识别算法在本嵌入式平台上运行效率较低,以及目标在局部遮挡时,识别效果欠佳的情况,对原算法进行改进。通过选取最佳分辨率,并采用局部搜索方式减少系统运算量,提高算法的实时性;通过引入标签的局部Haar-Like特征,并结合级联分类器对目标进行辅助识别,提高了原算法在局部遮挡情况下对AprilTags标记的识别能力,增强了检测算法的准确性。然后,结合目标测距算法和定位信息,设计机器人的运动控制策略,并完成机器人系统的搭建调试工作。最后,对跟随机器人系统进行测试,对改进后的目标检测算法和控制策略进行实验验证。实验结果表明,改进后的算法具有较好的实时性、准确性。跟随机器人可实现对引导目标的稳定跟随动作,完成自主跟随任务。