| TSXDEY16A2 |
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廈門光沃自動化設(shè)備有限公司
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TSXDEY16A2 移動機器人是機器人學(xué)一個重要分支，且隨著相關(guān)技術(shù)的迅速發(fā)展，它正向著智能化和多樣化方向發(fā)展，應(yīng)用廣泛，幾乎滲透所有領(lǐng)域。于春和采用激光雷達(dá)的方式檢測道路邊界，效果較好，但干擾信號很強時，就會影響檢測效果。付夢印等提出以踢腳線為參考目標(biāo)的導(dǎo)航方法，可提高視覺導(dǎo)航的實時性。
這里采用視覺導(dǎo)航方式，機器人在基于結(jié)構(gòu)化道路的環(huán)境下實現(xiàn)道路跟蹤，目標(biāo)點的停靠，以及導(dǎo)游解說，并取得較好的效果。 2 導(dǎo)覽機器人簡介 導(dǎo)覽機器人用在大型展覽館、博物館或其他會展中心，引導(dǎo)參訪者沿著固定路線參訪，向參訪者解說以及進(jìn)行簡單對話。因此導(dǎo)覽機器人必須具有自主導(dǎo)航、路徑規(guī)劃、智能避障、目標(biāo)點的停靠與定位、語音解說以及能與參訪者進(jìn)行簡單對話等功能，并具有對外界環(huán)境快速反應(yīng)和自適應(yīng)能力。基于層次結(jié)構(gòu)，導(dǎo)覽機器人可分為：人工智能層、控制協(xié)調(diào)層和運動執(zhí)行層。其中人工智能層主要利用CCD攝像頭規(guī)劃和自主導(dǎo)航機器人的路徑，控制層協(xié)調(diào)完成多傳感信息的融合，而運動執(zhí)行層完成機器人行走。圖1為智能導(dǎo)覽機器人的總體結(jié)構(gòu)框圖。
3 導(dǎo)覽機器人硬件設(shè)計 3.1 人工智能層硬件實現(xiàn) 考慮到移動機器人控制系統(tǒng)要求處理速度快、方便外圍設(shè)備擴展、體積和質(zhì)量小等要求，因此上位機選用PC104系統(tǒng)，其軟件用C語言編程。采用USB攝像頭，采集機器人前方的視覺信息，為機器人視覺導(dǎo)航，路徑規(guī)劃提供依據(jù)。外設(shè)麥克和揚聲器，當(dāng)機器人到達(dá)目標(biāo)點后，進(jìn)行導(dǎo)覽解說。 3.1.1 控制協(xié)調(diào)層的硬件實現(xiàn) 機器人傳感器的選取應(yīng)取決于機器人的工作需要和應(yīng)用特點。這里選用超聲波傳感器、紅外傳感器、電子羅盤及陀螺儀，采集機器人周圍環(huán)境信息，為機器人避障、路徑規(guī)劃提供幫助。利用ARM處理平臺，通過RS-485總線驅(qū)動電機，驅(qū)動機器人行走。 導(dǎo)覽機器人要求傳感器精度稍高，重復(fù)性好，抗干擾能力強，穩(wěn)定性和可靠性高。機器人在行進(jìn)過程中必須能夠準(zhǔn)確獲得其位置信息，數(shù)字羅盤可靠輸出航向角，陀螺儀測量偏移并進(jìn)行必要修正，以保證機器人行走的方向不偏離。采用超聲波傳感器和紅外傳感器相結(jié)合的方法獲取前方障礙物信息。該系統(tǒng)設(shè)計選用6個超聲波傳感器和6個紅外傳感器。其中，正前方和正后方各1個，其余4個超聲波傳感器分別位于正前方和正后方的兩邊，夾角為45°，紅外傳感器分別安裝在超聲波傳感器的正上方1～2 cm處。超聲波傳感器主要通過測距實現(xiàn)避障，而紅外傳感器主要是用于補償超聲波傳感器的盲區(qū)，判斷近距離是否有障礙物。 3.1.2 運動執(zhí)行層的硬件實現(xiàn) 該智能導(dǎo)覽機器人的執(zhí)行機構(gòu)采用直流伺服電機。這里選用三洋電機Super_L (24 V/3.7 A)額定輸出功率為60 W，空載轉(zhuǎn)速為3 000 r/rain，并帶500線的光學(xué)碼盤，使機器人完成相應(yīng)動作。導(dǎo)覽機器人采用閉環(huán)控制，通過光學(xué)碼盤測量車輪速度的實際值并反饋給微控制器。基于實際轉(zhuǎn)速與給定轉(zhuǎn)速的差值，驅(qū)動器按一定的計算方法(如PID算法)調(diào)整相應(yīng)電壓，如此反復(fù)，直到達(dá)到給定轉(zhuǎn)速。機器人調(diào)速采用FAULHABER公司的 MCDC2805實現(xiàn)。它能實現(xiàn)速度同步性能，同時轉(zhuǎn)矩波動最小，內(nèi)置PI調(diào)節(jié)器能準(zhǔn)確到達(dá)位置。當(dāng)配備Super_L電機及集成編碼器時，即使在轉(zhuǎn)速非常低的情況下，也能達(dá)到0.180的定位控制精度。 3.2 導(dǎo)覽機器人軟件設(shè)計 通過USB攝像頭或其他攝像頭采集導(dǎo)覽機器人前方的視覺信息，通過圖像處理算法處理視頻，使機器人能夠進(jìn)行路徑規(guī)劃和自主導(dǎo)航。通過接收下層的多傳感融合信息，能夠?qū)崿F(xiàn)近距離的避障，因此在遇到障礙物時進(jìn)行報警。到達(dá)目標(biāo)點后，能夠語音解說，解說完后能與參訪者進(jìn)行簡單對話。 4 視覺導(dǎo)航 視覺導(dǎo)航是移動機器人一種導(dǎo)航方式，并且基本視覺導(dǎo)航的研究是未來移動機器人導(dǎo)航的主要發(fā)展方向之一。該視覺子系統(tǒng)在整個系統(tǒng)中的作用是將攝像頭采集周圍環(huán)境的視覺信息進(jìn)行圖像理解，并根據(jù)圖像處理算法控制機器人運動。所謂“圖像理解”就是通過處理圖像數(shù)據(jù)來獲得對圖像所反映的場景的理解，包括圖像中含有哪些物體以及它們在圖像中的位置。罔像中蘊含豐富信息，只需從中提取出有用信息即可。因此，罔像理解算法往往是根據(jù)具體目的而制定的，有一定的適用條件和局限性。
TSXDEY16A2 07AA62R1 GJV30743
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