智能移动机器人是近年来开展起来的一门综合学科，波及机械设计、传感检测、人工智能等多方面常识。类人机器人的控制系统分为三个条理：最上层是机器人的战略计划层，应用各类算法实现各部门的功用；中央一层运转各种应用程序的嵌入式实时操作系统；最底层是硬件平台，经由过程核心接口取得各种数据、信息。
自立机器人应用传感器获得的信息节制机器人的举措。本文依据技击擂台机器人的实际须要，计划了机器人的控制系统，实现摄像头图象收罗、处置惩罚跟舵机节制等功用。
无人分拣机器人战略计划层中，因为图象信息存在信息丰硕、对场景描写完整的特色，次要经由过程处置惩罚摄像头收罗的图象信息实现颜色方针定位。这里采取Linux嵌入式操作系统，因为嵌入式系统资源的限定，要求方针辨认算法运转效率高，占用内存空间小。硬件平台次要是节制舵机实现机器人的运动节制。
1.1机器人整体架构
从图中可以看出，机器人头部采取摄像头，经由过程USB接口与主控板停止毗邻，用于收罗图象信息。机器人腰部、腿部、胳膊各枢纽应用舵机使其存在必然的自由度，用到的舵机为CDS系列数字舵机。它外部有ATmega8芯片，主控板经由过程串口与ATmega8通讯，便可以实现舵机的节制。针对以上要求，同时思量体系的实时性，采取S3C6410作为主控芯片。实际控制系统整体框图如图2所示。
1.2舵机控制系统计划
主控板经由过程串口1实现与舵机之间的数据通信，舵机控制电路的原理图如图3所示。
因为半双工数据线只有一根，以是必需正在电路上实现发送跟吸收上的离散。这里收集Robotis_UART一端间接接到舵机的信号线上，而另一端颠末74HC126的两个缓冲器离别与主控芯片的TXD1跟RXD1相连，再经由过程主控芯片使能的方法去肯定是发送仍是接收数据。主控芯片可以使NLED1为下而NLED2为低，这时候TXD1便取得了线路的控制权，主控芯片便可以发送数据到舵机了。反之，当NLED2为下而NLED1为低时，这时候RXD1便取得了线路的控制权，这时候舵机可以前往数据。
舵机节制的软件方面，须要实现串口的相关设置，次要包罗波特率、肇端位数、数据位数、终止位数跟流控制形式。这里将其设置为波特率19200、肇端位1位、数据位8位、终止位1位跟无流控制形式。串口的设置次要是设置structtermios布局体的各成员值，以下所示：
2图像识别算法
摄像头收罗到的图象次要作以下处置惩罚：起首对数据解码，应用查表法将RGB空间模子数据转化为HSI空间模子，然后采取类间方差法将图象停止二值化，再应用连通域对方针停止标定，最初对图象停止来噪，从而实现目标的辨认跟定位。图像处理顺序流程图如图4所示。
摄像头收罗的图象为RGB格局，但RGB模子中R、G、B值易受光芒影响，没有适宜停止颜色辨认；HSI模子中，分歧的颜色对应分歧的色调参数H，而且H受外界光照影响小，是以采取HSI模子实现颜色辨认。是以，要经由过程某种算法，先将RGB色域空间映射到HSI空间。常用的颜色空间转换算法以下：
实现颜色空间转换当前就要依据分歧的H值对图象停止二值化处置惩罚。二值化的本色是一分类问题，即把一幅图象所含有的0～255的二进制像素依照某个阈值分别成两类。若是阈值设得太低，成果会引入过多的靠山信息，但太高便会招致方针信息的丧失。类间方差法跟直方图均衡法（BalancedHistogramThresholding，BHT）是现阶段使用较广的自动阈值计算方法。
这里采取类间方差法，它的焦点思绪就是经由过程最大化类间方差去探求最好阈值。假定某一阈值T将全部二值图象分为C0跟C1两类，则两类的呈现概率可以用下式计较：
如上所述，最好阈值的断定尺度是使得类间方差最大。因而经由过程遍历每一个灰度值，并计较其分别带来的类间方差，总能找到一个适合的阈值满足条件。因为式计较二阶中心矩计较量较大，思量到：
明显，式只须要计较类内均值，即一阶矩。因而最大化便转化为最大化式。
接下来的事情就是对图象停止标定，这里所指的标定就是依据二值化后的图象，计较出方针区域的外接矩形地位。正在方针组成比较简单的环境下，投影法是服从最高的方式，而当场景中存在多个方针时，大都环境下须要停止连通域计较。拓扑学中把连通性界说为，区域内随意率性两点之间存在至少一条曲线可以将二者毗邻。现阶段的连通域标识表记标帜方式次要分两类：扫描法跟表面跟踪法。扫描法的基本思路是一一搜检每一个像素的值跟连通性，从而取得一切的连通性描写信息，然后依据每点之间的彼此关联计较出最初的区域个数跟组成关联。基于扫描的连通标识表记标帜演示以下：
起首对二值图象停止止扫描失掉线段连通标识表记标帜，如图5所示。然后搜检每行之间线段与上一行线段之间的连通关联，并变动标识表记标帜。
第1止：线段1创立标识表记标帜A。
第2止：线段2、1之间连通，线段2标识表记标帜为A；线段3同理标识表记标帜为A。
流水线自动分拣机器人第3止：线段4、2之间连通，线段4标识表记标帜为A；线段5创立标识表记标帜为B。
第4止：线段6、4之间连通，线段6标识表记标帜为A；线段6、5之间连通，将线段5的标识表记标帜由B变成A。
第5止：线段7创立标识表记标帜B；线段8、6之间连通，线段8标识表记标帜为A。成果如图6所示。
将图象标定终了可以去掉图象中的噪点，而且找到方针的中间，实现目标的定位。
3试验与成果剖析
将控制卡装到机器人上，节制机器人运动，正在运动中摄像头收罗图象，而且用方框将方针停止标定。应用上述颜色辨认算法对图白色绣球停止标定，失掉如图7所示的成果。
快递分拣机器人的发展前景跟着机器人的运动，绣球正在图象中的地位发生变化，机器人依据标定成果，便可以失掉绣球的地位，依据地位调剂本人的运动精确找到绣球。图象收罗的速率到达15帧/s，舵机节制准确度到达0.32°，可以圆满完成角逐使命。
结语
本文以S3C6410作为主控芯片，计划了存在视觉辨认功用的类人机器人控制系统。改善的颜色辨认算法应用查表法、类间方差法、连通域等方式对图象停止处置惩罚，取得了优越的视频辨认后果。实践证明，由该控制系统的设计方案建造而成的类人机器人，存在优越的自立节制稳定性跟较好的视觉辨认才能，可能较精彩天实现角逐。
智能分拣机器人系统设计方案销售分拣机器人公司并联分拣机器人
相关文章
排行榜
最新看点
编辑推荐
