基于ARM移动机器人视觉系统的设计.pdf

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1、DOI：10．3969／j．issn．1009-9492．2012．07．008基于ARM移动机器人视觉系统的设计陈伟华，张滔(华南理工大学广州学院，广东广州510800)摘要：在嵌入式ARM+Linux平台开发了基于ARM移动机器人的视觉系统，使移动机器人脱离Pc机平台，因此，机器人运动相对方便，运动范围也相对扩大。视觉系统的软件实现基于OpenCV，使系统开发方便，开发周期短。视觉系统可通过实时获取和处理图像来不断调整机器人运动位置，使跟踪定位精确。关键词：ARM；移动机器人；视觉系统；OpenCV中图分类号：TP242．62文献标识码：A文章编号：1009—9492(2012)

2、07—0026—02ADesignonARMBasedVisionSystemforMobileRobotCHENWei-hua。ZHANGTao(GuangzhouCollegeofSouthChinaUniversityofTechnology，Guangzhou510800，China)Abstract：ARM-basedvisionsystemformobilerobotdevelopsintheembeddedARM+Linuxplatform，whichletthemobilerobotdivorcefromthePCplatform，SOthemotionofrobot

3、isrelativelyeasyandtherangeofmotionisrelativelyextended．Visualsystem"ssoftwareisbasedonOpenCV，whichfacilitatessystemdevelopmentandshortsdevelopmentcycle．Real—timeacquisitionandprocessingofimagesinvisionsystemcanconstantlyadjusttherobotpositionandletthetrackingaccurate．Keywor~：ARM；MobileRobot；Vi

4、sionSystem；OpenCV0引言实时性要求，多数移动机器人控制系统不得不机器人视觉系统可以定义为：通过光学装置采用高性能通用计算机系统作为上位机，并因和非接触传感器自动地接收和处理真实物体或环而造成移动机器人整体功耗过大，体积和重量境的图像，以获得所需信息或用于控制机器人运变大，续航能力降低。也正是因为这个原因，动的感知系统。具体到自主移动机器人，视觉系研制开发具有高性能低功耗特点的嵌入式信息统的主要研究目标是实现类似于人类视觉系统的处理单元，并在此基础上研制开发移动机器人高级感觉机构，使得机器人能够以智能和灵活的视觉系统已经成为移动机器人研究的重要研究方式对其周围环境作出反

5、应，并结合特定应用目方向之一【lJ。标完成具体任务。因此，视觉系统的主要任务就1移动机器人系统总体架构是通过二维图像认知三维环境信息，不但能够判基于ARM+Linux的视觉导航移动机器人系统断出三维环境中物体的几何信息，包括其形状、的总体设计架构为：外部传感器(摄像头和红外位置、姿态和运动等，而且还能够对它们进行描传感器)把外面环境的信息传人ARM开发板(开述、存储、识别和理解。发板的系统为裁剪的Linux系统)，ARM开发板进传统的移动机器人视觉系统通常采用通用计行信息处理，根据处理后的结果通过扩展转接板算机进行视觉信息处理。在此类系统中，作为控制电动转动，从而实现机器人的运动。系

6、统的机器人上位机的通用计算机在完成视觉信息采硬件结构图如图1。整个系统的硬件包括：车集和处理的同时，还需要完成整个机器人系统体、ARM9开发板、红外测距传感器、摄像头、的任务规划、各子系统的协调控制等任务。由稳压电源模块、直流电机、L298N电机驱动板、于视觉信息处理计算量很大，为了满足系统的电源(12V蓄电池)和转接板。收稿日期：2012—01—16霾工业自中，调用了OpenCV获取图像的库，图像处理的库(高斯滤波、膨胀和腐蚀等)，Canny边缘检测，霍夫圆变换等。3实验测试本实验测试方案：制作一个特定的目标物(白色的盒上画一个黑色的实心圆)，移动机器人一开始在原地转动寻找目标，一

7、旦检测到目标物，机器人根据目标物的位置调整角度，然后向图1系统的硬件结构图前运动lOOms，接着再获取图像寻找目标物。实物见图3。这样寻找一运动一寻找一运动不断循2视觉系统的设计环的方案使机器人能够实时地跟踪目标物。移动机器人视觉系统的方案为：(1)构建嵌人式操作系统，移植了实时性较强的Linux2．6．30内核和U—boot作为bootloader，移植转为NandFlash设计的YAFFS文件系统，并且在嵌人式操作系统环境下开发基于2．6内核的摄像头驱