迎賓機器人視覺跟蹤系統(tǒng)研究與控制系統(tǒng)設計.pdf

1、在世界范圍內，服務機器人正處于蓬勃發(fā)展中，而我國已將機器人技術列入國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃。鼓勵和扶持發(fā)展機器人產業(yè)，將推動我國社會服務業(yè)、制造業(yè)、教育、娛樂行業(yè)等相關行業(yè)的科技進步和發(fā)展。所以對機器人進行研究具有重要的現實和應用意義。人類從外部世界獲得的信息約有80％是由視覺獲取的，視覺對于機器人來說也是同樣重要的。視覺系統(tǒng)就是能對外部事物有一定的感知能力及相應的反應能力。因此，機器人視覺系統(tǒng)的好壞決定了其智能系統(tǒng)水平的高低。而智能化是

2、今后服務機器人發(fā)展的主要方向。本文對迎賓機器人視覺控制系統(tǒng)進了研究，并給出了一種適合于迎賓機器人的視覺系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的軟硬件設計。
　　首先介紹了服務機器人以及機器人視覺的國內外研究現狀。以此為基礎，對迎賓機器人視覺系統(tǒng)進行研究。提出使用DSP芯片TMS320VC5509A作為核心處理器、擴展程序存儲和數據存儲電路、視覺傳感子系統(tǒng)一同構建了機器人視覺硬件系統(tǒng)。然后根據視覺系統(tǒng)的硬件條件設計視覺算法。文中對比了目前流行的視覺跟蹤和識

3、別算法，詳細介紹了普通的幀差分法、質心法和模板識別法的原理和算法。在此基礎上提出和使用了搜索窗口和二值模板等方法來減小視覺運算復雜度和存儲空間要求。
　　其次，本文對機器人控制系統(tǒng)進行了設計。使用了基于 ARM7TDMI內核的S3C44BOX作為控制系統(tǒng)核心處理器，運用其高性能、接口豐富、方便移植與擴展等優(yōu)點，完成了存儲系統(tǒng)電路、電源電路、JTAG接口以及電機控制、IIC接口等硬件電路的設計，完成了控制系統(tǒng)硬件電路板的制作與系統(tǒng)安

4、裝、調試。
　　再次，本文討論了將面對對象的分析和設計方法應用在機器人軟件系統(tǒng)上。根據本機器人的結構，使用UML對視覺系統(tǒng)和控制系統(tǒng)進行統(tǒng)一分析和設計，提高了應用軟件系統(tǒng)并行工作的效率。用Rational Rose Realtime設計并繪制了靜態(tài)模型中的用例圖、類圖、包圖和動態(tài)建模中的狀態(tài)轉移圖、泳道圖。并以此為基礎設計了步進電機控制程序。使用uCLinux作為嵌入式操作系統(tǒng)，完成了IIC和電機的驅動設計。并對所設計的程序進行了