基于單目視覺的服務機器人關鍵技術研究.pdf

1、隨著國內外人口老齡化的日益嚴重，老年人和殘疾人對服務機器人的需求不斷增長，以助老助殘為開發(fā)目的的服務機器人研究得到了廣泛重視。本課題結合國家“863”項目中的“助老助殘實用型服務機器人的研究與開發(fā)”，研究并設計了服務機器人控制平臺，通過單目視覺系統(tǒng)和控制系統(tǒng)實現(xiàn)目標物（水杯）定位及抓取的功能，為進一步的服務機器人智能系統(tǒng)的研究提供了理論依據(jù)和試驗平臺。
　　 首先，根據(jù)課題任務要求，對服務機器人進行了需求分析，并提出了總體設計方

2、案。在機械臂設計方面，采用了包含肩關節(jié)平移自由度、肩關節(jié)擺動自由度、肘關節(jié)、腕關節(jié)及手爪在內的四自由度的設計方案。根據(jù)機械臂的機械結構特性，對各個關節(jié)的驅動電機進行了選型，并對手臂的運動學正逆解及可達空間進行了計算。在控制平臺方面，按照模塊化的設計思想，采用S3C44BOX核心板作為主控制系統(tǒng)核心，DM642開發(fā)板作為視覺系統(tǒng)核心，并根據(jù)實際需求對機器人的其他功能模塊進行了初步選型。在控制算法方面，完成了機器人控制算法流程設計。

3、　　 其次，完成了機器人控制平臺的搭建。包括用于控制系統(tǒng)與視覺系統(tǒng)通訊的HPI接口電路及驅動開發(fā)；用于控制伺服電機控制器的接口電路及控制算法開發(fā)；用于機械臂復位的接口及算法開發(fā)，及基于LPC2119的ARM-CAN手爪舵機控制器的硬件電路及算法開發(fā)。
　　 再次，使用了基于DM642的單目視覺系統(tǒng)對目標物進行了識別與空間定位。本文根據(jù)目標物的顏色信息對圖像進行彩色閾值分割，然后通過改進的線段表法對連通域信息進行提取，并結合目標