《轮式自主移动机器人的研究》2

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1、轮式自主移动机器人的研究陈凯军赵益锋向力川概述在本次研究小，我们着眼于三轮机器人在室内的白主漫游问题。我们使用auduino单片机作为机器人的运动电机以及摄像头俯仰角控制电机的底层控制，在搭载的笔记本电脑上以Javo语言为编程语言，通过telnet编程接口搭建操作平台，实现川户通过网页界面或者建立telnet链接的方式实现本地和远程对机器人的操控，并通过对脚本进行编程，实现四轮机器人的室内自主漫游功能。由于机器人顶层搭载了笔记木电脑，通过电脑的摄像头和麦克风等功能，我们能够实现客户机与木地机Z间的视频通话等交流功

2、能。1.研究介绍四伦移动机器人一肓是各个高校研究机器人的重点目标，而机器人的自主漫游功能肓是研究的重屮Z重，不同的障碍物，光线以及地面环境，还有机器人漫游的续航能力都会影响四轮机器人的漫游的效果。机器人往往会因为环境复杂或者电力不足停止漫游甚至损坏。在木次研究中，我们尝试让机器人通过对特姝图标进行识别判断，在电量不足的时候自主寻找标有特殊图标的充电接口，白动实现接口的对接完成自主充电的功能。这将人大提升四轮机器人的自主漫游能力。我们把这篇文章接下来的内容分为了以下儿个部分：第一•部分我们将介绍一些前期准备工作并简

3、单介绍四轮机器人的关键便件。第二部分我们将介绍我们机器人相关功能的实现方法。在第三部分我们将给出结果并且在第四部分给予相关结论和反思。2.前期准备本移动机器人核心采用arudino集成电路板，具冇L293DDH桥芯片来对两个DC电机控制和提供电源。利用USB与计算机进行串行通信，并为电路板供给电源。人小为：80亳米x55亳米。研究亦准备了11寸的笔记本电脑用作交互与口主漫游功能。因为小笔记木具有重量轻，耗电小的优势。可以令机器人拥有更多的日主漫游时间。制作了四轮移动底座以搭载电路板以及电脑，通过电路板驱动的DC电

4、机対后两轮进行而进后退或者偏转角度的控制。前两轮作为辅助轮。并设计反光镜片来使笔记木摄像头方向可控制。3.功能实现3.1前后左右等行进功能实现本次研究中，笔记本电脑接收到控制指令，利用USB串行与电路板进行通讯。从而控制步进电机进行运转。转向是通过左右后伦异转速实现。亦可以通过信号控制电机转速达到分速度行进效果。我们设置了慢屮快三种模式已适应不同情况。并编程设计了左右微调等功能以完成自主漫游功能。3.2摄像头与灯光我们利川笔记本电脑自带摄像头与自制反光板搭配由arduino控制供电的电机控制摄像头方向。并R将一个

5、USB供电的5V小灯泡搭载在平台上使机器人获得在黑暗中工作的能力。利用java的类实现调用摄像头驱动获収图像流，可以完成视频通话的效果。服务器（即移动机器人平台）通过C#调用图像流进行逐帧分析，可以实现口主充电功能。并当视野过暗时，会像笔记木电脑发送打开灯光请求。得到允许后，灯光既可以打开。使得机器人在黑昭环境下依旧有漫游能力。3.3平台的搭建有了3.1以及3.2的准备。我们利用聚乙烯材料制作面板放置笔记本与arduino电路板。利用USB分别对灯光与arduino板进行供电与串行通讯。充电通过金属导体连入充电“

6、渡口”，当机器人与“渡口”接触时，两块金属片相接触。可完成对笔记本充电。我们在平台上还预留了町能的Kinect的位置图：所建立的基础平台3.4：自主漫游功能的实现本次研究中，四轮机器人采用的是移动-〉检测障碍-〉调整姿态->检测障碍-〉可通性检查->移动的思维逻辑模式。通过机器人上的红外测距传感器，机器人能够清楚的测算出距离前方障碍物的距离，当机器人到达安全距离限制的时候，传感器将会告知电脑，电脑将停止前进，并重新调整自身姿态，寻找可通行路径，继续漫游。3.5：自主充电功能的实现由于机器人上搭载了笔记本电脑，我们

7、运用笔记木上的摄像头可以捕捉到机器人正前方的视野彩色图像，通过摄像头传回的彩色图像，在机器人处于低电量状态时，机器人就会对传回的彩色图像进行逐帧的分析处理，寻找标有特殊图标的“渡口”，一旦特殊图标进入视野，机器人将会对图标和默认图标进行分析匹配，图：寻找〃渡口〃特殊图标，并以此调整自身姿态与之对接并根据图标位査不断调整H身姿势，肓到顺利与“渡口”进行对接，通过机器人下侧的接I」实现充电。3.6：视频语音通话功能为了更好的监测四轮机器人的使用效果，我们在平台上利用笔记木电脑上的摄像头和麦克风，通过局域网络传输视频和

8、音频数据流，实现了视频通话的功能。可以使用户通过机器人寻找相应的联系人，并与Z联系。图：视频通话的实验检测3.7远程控制为了使远程客户操作机器人平台。我们利用java搭建了一个监控界面。利用telnet通讯协议设立管理员账户。与远程的服务器（即四伦机器人上安装的笔记木电脑）通讯。使得客八能够监控从客八端处返回移动机器人的各项状态。客户端同时也能够发送命令至服务器使移动机器