基于kinect的跟随机器人控制系统设计

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1、工程硕士学位论文基于Kinect的跟随机器人控制系统设计作者姓名吴晓峰工程领域机械工程校内指导教师赵学智教授校外指导教师吴正治教授所在学院机械与汽车工程学院论文提交日期2016年1月DesignonControlSystemofAutomaticallyFollowingRobotBaseonKinectADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：WuXiaofengSupervisor：Prof.ZhaoXuezhiProf.WuZhengZhiSouthChin

2、aUniversityofTechnologyGuangzhou，China摘要随着科学技术的发展，机器人的用途越来越广泛，机器人的概念也越来越宽。在机器人领域中，在用户允许的情况下对其进行“跟随”的机器人开发已经成为一个稳步增长的研究趋势。设计一种基于Kinect的跟随机器人控制系统应用于机械化制造车间，可以减轻工人劳动强度，提高物料运载效率。本文首先在回顾跟随机器人关键技术的国内外研究现状基础上，将Kinect传感器引入到跟随机器人的控制系统中，重点研究和设计了基于Kinect传感器的跟随机器人控制系统，提出了跟随机器人

3、控制系统的研究内容与方法。在硬件搭建方面，分析了集中式硬件结构的弊端，提出了分布式控制系统硬件结构方案，对硬件系统关键部件进行分析与选型。针对基于Mecanum的全向移动平台进行了运动分析，并提出该移动平台的逆运动学模型。最后，针对硬件系统开展多项可行性实验分析。在算法研究方面，根据目标跟随原理，融合运动控制算法和局部路径规划算法，提出了基于人工势场的跟随机器人的自动跟随算法，可以实现跟随机器人的方向跟随，速度跟随以及自动避障。同时，提出了基于人体骨骼数据的动作识别算法，消除了目标骨骼数据的差异性，成功地实现跟随机器的动作识

4、别功能。在软件系统实现方面，提出了跟随机器人软件实现的整体方案。从运动控制软件和上位机软件两方面搭建了系统的软件系统。基于MFC框架，引入OpenCV视觉函数库，融合KinectNUI软件包，实现了跟随机器人系统的软件交互与自动控制。最后，搭建跟随机器人实验平台，针对本文提出的跟随机器人算法进行了实验验证，证明本文提出的基于人工势场的自动跟随算法和动作算法能够成功应用于跟随机器人控制系统中。将跟随机器人应用于机械制造车间，通过机械制造车间的现场试验，证明跟随机器人控制系统能够适用于机械制造车间。关键词：Kinect传感器；基

5、于人工势场的跟随算法；动作识别；分布式硬件系统IABSTRACTWiththedevelopmentofscienceandtechnology,theuseofrobotshasbeenincreasinglywidespread,andtheconceptoftherobotisbecomingmoreandmorewide.Withinthefieldofrobotresearch,itisanincreasinglypopulartopictoexploithowtoorderrobottofollowtheuser

6、whenitispermitted.Therefore,acontrolsystemforfollowingrobotbasedonKinectwasdevelopedinthisthesistoreleaseworkingpressureforworkersandsolvethesafetyproblemsinmechanicalmanufactureworkshop.Inthebeginning,researchofrobottechnologyfromdomesticandoverseaswerereviewed.Ba

7、sedonthat,Kinectsensorwasintroducedinthecontrolsystemoftheautomaticfollowingrobot.ThisarticlefocuedontheresearchanddesignoftheautomaticfollowingrobotcontrolsystemthatbasedonKinectsensor,introducedthecontentandmethodstoresearchautomaticfollowingrobot.Inhardwarebuild

8、ing,thisarticleanalyzestheshortageofcentralizedhardwarestructure,anddeveloptheschemeofdistributedcontrolsystemhardwarestructureandmakesthetypesel