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基于计算机视觉的智能机器人设计

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【 高科 技产 品研 发 】  

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基 于 计 算 机 视 觉 的智 能 机 器 人 设 计 
柴 炜 贾 雯 杰 
江苏 徐州 210   2 0 8) ( 国矿 业 大 学 信 电学 院 中



要 : 设计_‘   ¨ 种基于 计算机视 觉的智 能机 器人 。该机器 人采用 无线摄 像头采集 道路信息 ,采用V  a  + 设计 上位机进 行 图像 处理获得 路径信 息,将命令  iu l c + s

通过无线 串口传 给机器人 。用A M 作 为下位机控 制芯片 ,应 用P D R7 I 算法对机 器人进行 闭环控制 ,从运行结 果来看 系统的实时性 满足设定 的要求 。   关键词 : 智能机器 人;无线摄 像头 ;上位 机; 电机控 制   
中 图 分 类 号 :T 4 文 献 标 识 码 :A 文 章 编 号 : 1 7 — 7 9 ( 0 1 41 0 1 01 N   1 5 7 2 1 )0 0 5 -   6

0引言  现 代 智能机 器 人在 人T 智能 、 芯片制 造 、传感 器 行业 的发 展推 动 下有 

图像 * 面 的右 半边 ,则 命令 机 器人 右转 ;当 引导 线在 图 像 *面 中 间时 ,则  命令 机 器人 不 偏转 继 续 直行 。机 器 人在 前 进过 程 中 ,根据 图像* 面 中 引导  线位 置不 断调 整 方位走 。   如果机 器 人 的视野 中出现 转弯 路 口 ,则开 始运 行转 弯模 块 。机器 人需 

了很 大的 技术 突破 ,应用 范 围越 来 越广 。 本项 目设 ‘ 智能 机 器人 采 用无  的 线 摄像 头 作为 机器 人 的 “ 睛 ” ,包括 传 感器 模块 ,图像 处 理模 块 , 执行  眼 模 块等 , 可 以应用 于 煤矿 井 下 发生 突发 事件 时 井下 环 境 的探 测 ,完 成 安全 
检 查 ,监 控 等功 能 。  

要在 距转 角 合适 的距 离处 开始 运 行转 弯 模块 ,以保 证机 器 人视 野 中 始终 具 
有引 导线 。   3电机 控制  本 项 目下 位机 控 制 芯片 采用 N P i 公司 的A M 中的L C l 2 R7 P 2 3 微处 理器 ,用 

1系 统 的基本 构成 
基 于计 算 机 视觉 的 智 能机 器 人 系统 的 硬件 部 分 由计 算 机 、U B 口无  S接

线 摄 像头 、无线 串 口、A — I I su I 实验 用 机器 人 组 成 。无 线 摄 像 头 安装 在 机 
器 人 上,采 集道 路 信 息 并上 传 给 上 机 。上位 机 分 为3 位 部分 ,即 图像 处 理 

来 完 成 命令 接 收 、 电机 控 制 和 机器 人 状 态信 息 的上 传 等功 能 , 图2 其 电  是 机 控制 电路 图。  

模 块 、机器 人 运动 控 制模 块 和信 息 显示 模块 。基于 视 觉 导航 的原 始 输入 图   像 是连续 的 数字 视 频 图像 ,系 统 工作 时 , 首先 需调 用 图像 处理 模 块对 原 始 
输入 图像进 行 缩 小 、 边缘 检 测 、 二值 化 、 哈夫 变 换 等处 理 [ ] 1 ,从 而 获 得  有用 的路 径 信息 ,运 动 控制 模 块根 据 此信 息 作 出决 策 ,通过 无 线 串 口将 控 

壤  
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一  
图  2  

制命 令 发 给 机 器 人 。机 器 人 接 受 指 令 , 在 电机 控 制 模 块 下做 出 相 应 的 移 
动。  

2上位 机设 计 

本 项 目采 用V sa  + 6 O i u lc+ . 设计 上位 机 [] 2 ,如 图 1 示 ,包 括 图像 处  所
理 ,小车 信 息反 馈 ,手 动控 制 等 。上 位机 主 要完 成 图像 处理 ,路 径判 别 ,   发 送 命令 等功 能,机 器 人运 动 的控 制 命令 通过 和 计算 机 连接 的 无线 串 口发 
送。  

电机 控制 电路利 用 L9 芯 片构 成差 动方 式驱 动 电机 运行 ,通 过 处理 器  28
输 出P M 号控 制 电机 转速 ,为 了达 到控 制 要 求 ,采 用 P D W信 I 闭环 控 制 []  3。

塌 _ 省  圈 = I    

实验 结 果 表 明 ,小 车 可 以较 好 地 循迹 , 即便 有 时 会 偏 出 引 导线 ,也 会 以  s 型路线 重 新回 到轨 道 。  
4结 束语 



本文 主要 研 究 了基 于计 算机 视 觉 的智 能机 器人 的设 计 过程 ,用 v s a  iu ]

c+ 作 了上 位 机 控 制 界面 ,完 成 了 算法 的 程序 设 计 。 用A M 作 为下 位 机  +制 R7 控 制 芯 片 ,应 用 PD 法 对 小 车进 行 闭环 控 制 , 从 实验 结 果 来看 ,本 方案  I算 设 计 的机器 人 定位 准确 , 可靠性 高 ,达 到 了现场 应用 的 设计 要求 。  

参考文献 :  
图 1  

[] 1 郑南宁 ,计算机视觉 与模式 识别 [] 北京:国防工业出版社 ,1 9 . M. 98   [] 枝 灵 、王 开 等 ,V  a  H数 字图 像获 取 处理 及 实践 应用 [] 北  2杨 iu l c s M.
京 : 人 民邮 电 出版 社 ,2 0 . 0 2 

上位 机 界 面 根 据 引 导线 在 图 像 * 面坐 标 中 的 位 置来 判 断 机 器 人 的 偏  向 。当 引导 线位 于 图像 *面 的左 半边 , 则命 令机 器人 左 转 ; 当引 导线 位 于 

一  

[] 彩虹,智能小车路径跟踪技 术的研 究[ ] 浙江大学,2 0 . 3刘 D. 07  

( 接 第2 页 ) 上 9  

总之 ,光纤 通信 行 业的 全面 发展 是永 无 l境 的,其 发 展的 过程 中饱 受  卜

与丰 富经 验 的积 累撇 清障 碍 ,实 现更 高 、更快 、更 强 的全面 提 升 。  

着 各类 风 险 的阻 隔影 响 ,如 投 资风 险 、新 技术 研 发风 险 、认 可度 风 险 等 。   总 体来 讲 ,光 纤通 信 的 发展 必 须依 赖 于社 会广 大 受众 对信 息 容 量 的充 分 需 
求 , 因此我 们 只有 来 源 于实 际 ,依 据人 们 的现 实 需求 深化 改革 、促 进对 立 
参考文献 :  

与 统一 的共 同发展 ,否 定之 否 定 的持续 发 展 ,优质 的 量变 到 质变 的全 过程  发 展 ,借鉴 困 内外 行 业 发展 的成 功 经验 缩 短与 国 际间 的现 实 差距 ,张 弛有  度 的 强化创 新 技术 的 推动 作用 ,才 能最 终 使光 纤通 信 依据 先进 的技 术储 备 

[] 1 黄德修 ,需求 拉动与技术推动 [ _普遍的发展规律 ,2 0 . M. 08  
[] 2 黄德 修 ,全 光信息 网络 中的某些关键 半导体光 电子器件 [] 半导体学  J.
报 , 20 ( ). 00 3  

固¨衄   卫




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