一种自动跟随移动机器人的研究与实现

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1、隶。轫大◆粤硕士学位论文万方数据一种自动跟随移动机器人的研究与实现导师姓名：韭查胜夔握屉童垂直缍王墨短机械工程学院东南大学2014年5月万方数据TheResearchandRealizationofanAutomaticFollowingMobileRobotAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityIIlllIIIHUlIIIIIIIIll[IrllY2706841FortheEngineerDegreeofMasterofEngineeringBYGAOXiaoxiaoSupervise

2、dbyProf．ZHANGZhishengZHOUZhangyunSchoolofMechanicalEngineeringSoutheastUniversityMay2014万方数据东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生

3、签名：期：塑东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：懈导师签名：日期：№箩?夕日期：纠兰．>j夕万方数据摘要一种自动跟随移动机器人的研究与实现研究生：导师：学校：高霄霄张志胜教授(校内)周章云高工(校外)东南大学随着

4、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MC9S12X

5、E256芯片为控制核心，采用LMDl8200T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，

6、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。关键词：移动机器人，机器视觉，DSP，嵌入式系统万方数据AbstractTheResearchandRealizationofan

7、AutomaticFollowingMobileRobotABSTRACTByGAOXiaoxiaoSupervisedbyProfessorZHANGZhishengSeniorEngineerZHOUZhangyunSoutheastUniversityAstheresearchofroboticstechnologycontinues，theapplicationofvisualtechnologyinthemobilerobothasbecomeanewresearchdirection．Automaticfoll

8、owingmobilerobotCallserveaspecifictarget．helppeopletocompletetasks。andithasbeenusedinvariousfields．ThiSPaperaimstodesignamobilerobotwhichCanidentifythet