一种自动跟随移动机器人的研究与实现

来源 :东南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaoxie20092009
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随着机器人技术研究越来越深入,将视觉技术应用在移动机器人成为新的研究方向。自动跟随移动机器人应该具有目标识别和自主导航的功能,可以服务于特定的目标对象,帮助人们完成任务。本文设计的移动机器人通过单目视觉系统识别目标,并通过运动控制实现对人物目标自动跟随。  首先,对跟随移动机器人进行了总体方案设计。其采用双轮驱动的机器人移动平台,利用直流电机实现指定方式的运动。机器人的嵌入式系统采用两级系统,即运动控制子系统和视觉子系统,并分析了电机的选用和视觉核心的选型。  其次,对运动控制子系统进行了硬件和软件设计。运动控制子系统以MC9S12XE256芯片为控制核心,采用LMD18200T实现电机驱动。运动控制包括PWM调速、PID速度反馈和超声波避障等模块,实现了机器人的自主运行。软件部分通过CodeWarrior软件编写运动控制程序,使机器人的运动具有较好的快速性和稳定性。  再次,针对识别目标的任务要求,设计了视觉子系统,包括图像采集模块和图像处理模块。通过OV7620数字摄像头获取图像,经过FIFO数据缓存器,完成图像数据的采集。图像处理由DSP完成,其中整个过程的时序逻辑控制都由CPLD芯片完成。图像处理后得到的结果通过串口通信传到运动控制子系统。  接下来,针对跟随的实时性要求,对图像处理软件部分进行了设计,提出了一种快速有效的识别方案。以目标衣服色彩作为特征值,通过数据恢复、色彩空间转换、特征匹配、中值滤波和目标位置提取等一系列运算,可以准确得到目标与机器人的相对位置。  最后,对跟随移动机器人进行了调试和实验。实验结果表明,本文所设计的跟随移动机器人的嵌入式系统,能够满足功能要求,所提出的算法正确、有效。在简单环境下,机器人能够完成跟随目标的任务。
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