基于无线通信的仿人机器人守门系统

论文摘要

随着科技的发展,仿人型机器人逐渐成为计算机、机器人等领域的最热门的研究方向之一,由韩国专业机器人生产厂商MiniRobot生产设计的MF-AI3型半自主仿人型机器人是当今仿人型机器人中一个比较成熟的产品。该机器人的硬件部分主要有五个模块组成:上位计算机、无线通信系统、图像采集系统、动作控制机构和动作执行机构。该机器人的信息处理和决策分析系统是由上位机完成,并且其指令和信号通过无线及蓝牙方式传输。所以其具备了重量轻、尺寸小、计算速度快、灵活性强等特点,这样的体系结构也能使该仿人机器人系统能够迅速适应各种任务。无线通信技术和图像处理技术是仿人型机器人的基础,无线通信的稳定性和抗干扰性以及图像处理算法的处理速度和质量对该仿人型机器人的综合性能起到了决定性的作用,机器人了解自己当前状况是进行其他决策的基础条件,本文中的仿人机器人系统是通过无线图像传感器进行图像采集的,同时控制机器人行为的决策指令也是通过无线通信系统向机器人发送,因而无线通信系统的稳定和高效就成为该仿人机器人的基本要求。本文机器人守门系统建立在无线图像传感系统和无线指令发送系统上,能够保证机器人顺利完成指定的任务。并且在图像处理方面使用HSV空间以提高图像处理的抗干扰性以及高识别率。机器人的决策系统采用了有穷自动机的思想,在不同的状态下采取不同的行为,以控制机器人执行正确的守门动作。最后通过让该仿人机器人系统参加机器人比赛来验证整体方案的有效性和稳定性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究目的和意义
• 1.2 国内外研究现状分析
• 1.2.1 机器视觉国内外研究现状和分析
• 1.2.2 无线通信技术国内外发展现状
• 1.3 仿人机器人研究成果
• 1.4 课题来源
• 1.5 本文主要研究内容及内容安排
• 第2章 MF-AI3 型机器人系统软硬件结构
• 2.1 MF-AI3 型机器人的硬件结构
• 2.1.1 上位机
• 2.1.2 远程无线终端
• 2.1.3 无线图像采集及传输系统
• 2.1.4 机器人动作控制系统
• 2.1.5 机器人动作执行机构
• 2.2 MF-AI3 型机器人的软件结构
• 2.2.1 上位机机器人主控程序
• 2.2.2 远程无线终端程序
• 2.2.3 机器人控制器程序
• 2.3 本章小结
• 第3章 机器人无线通信系统的研究
• 3.1 指令无线通信系统的设计与实现
• 3.1.1 指令系统的组成
• 3.1.2 指令系统通信协议
• 3.1.3 指令系统的实现
• 3.2 图像采集无线通信系统的设计与实现
• 3.2.1 图像采集系统的组成
• 3.2.2 图像采集无线通信协议
• 3.2.3 图像采集系统的实现
• 3.3 远程控制无线通信系统的设计与实现
• 3.3.1 远程控制无线通信系统的组成
• 3.3.2 远程控制无线通信协议
• 3.3.3 远程控制无线通信的实现
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于图像处理的守门决策系统研究
• 4.1 图像处理系统的研究
• 4.1.1 图像系统色彩空间的选择
• 4.1.2 图像平滑化
• 4.1.3 图像二值化
• 4.1.4 图形学处理
• 4.1.5 连通区域查找算法
• 4.1.6 Hough 转换检测圆形
• 4.1.7 小球与机器人距离的确定
• 4.2 守门决策系统的设计与实现
• 4.2.1 确定有限自动机
• 4.2.2 建立在确定有限自动机的守门决策系统
• 4.3 本章小结
• 第5章 MF-AI3 型机器人系统实验
• 5.1 无线通信系统实验
• 5.1.1 指令无线通信模块实验
• 5.1.2 无线图像采集系统实验
• 5.1.3 远程控制系统实验
• 5.2 机器视觉实验
• 5.2.1 目标识别试验
• 5.2.2 记录目标轨迹试验
• 5.3 守门实验
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢