基于嵌入式技术的导盲机器人设计

论文摘要

根据世界卫生组织的统计估计,全世界的盲人总数量已非常庞大。盲人失去了视觉感知能力,无论是工作学习还是日常生活,都比普通人更为不易。目前,已有越来越多的人开始关心这个特殊的群体,也有相当一部分科技工作者开始致力于研究开发导盲机器,以辅助盲人达到安全出行的目的。本着为盲人朋友解决出行困难的目的,作者以嵌入式技术为基础进行了导盲机器人设计开发。该导盲机器人系统能引导盲人前进、停止、转弯等,并能有效避开前方障碍物,识别出盲道、斑马线和交通灯颜色,可大大弥补盲人的视觉缺陷,提高盲人出行的安全性。本文首先介绍了选题的意义和导盲机器的发展状况,然后分章节详细论述了基于嵌入式技术的导盲机器人的总体方案设计、硬件电路设计、软件系统设计、实验测试、设计总结,以及对将来的研究工作的展望。其中硬件电路设计部分包括了核心板和驱动板的电路构成,软件系统设计包括了开发环境的构建、核心板和驱动板之间的信号通信、各种图像识别算法的分析等。从设计结果来看,该导盲机器人系统基本实现了预设的各项功能,能在城市道路中达到辅助盲人安全出行的目的。但是,此导盲机器人设计离实际投入生产仍有差距,要想提高系统的可靠性和稳定性,仍需进一步研究。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 选题的意义
• 1.2 导盲机器的发展
• 1.3 论文的内容与组织安排
• 第2章 导盲机器人系统方案设计
• 2.1 嵌入式系统简介
• 2.2 导盲机器人工作过程分析
• 2.3 导盲机器人电路结构设计
• 2.4 导盲机器人工作原理简析
• 2.4.1 盲道循迹
• 2.4.2 避障
• 2.4.3 识别斑马线
• 2.4.4 识别交通灯
• 2.5 本章小结
• 第3章 导盲机器人硬件电路设计
• 3.1 核心板电路
• 3.1.1 S3C2440 微控制器模块
• 3.1.2 红外传感器模块
• 3.1.3 超声波传感器模块
• 3.1.4 视觉传感器模块
• 3.1.5 电源模块
• 3.2 驱动板电路
• 3.2.1 AVR 单片机模块
• 3.2.2 电机模块
• 3.2.3 电机驱动模块
• 3.2.4 电源模块
• 3.3 串口通信模块
• 3.4 本章小结
• 第4章 导盲机器人软件系统设计
• 4.1 开发环境介绍
• 4.1.1 嵌入式 linux 开发环境
• 4.1.2 AVR 开发环境
• 4.2 软件架构分析
• 4.3 通信协议
• 4.4 斑马线识别算法分析
• 4.5 盲道识别算法分析
• 4.6 交通灯识别算法分析
• 4.7 本章小结
• 第5章 导盲机器人系统实验分析
• 5.1 斑马线识别
• 5.2 盲道识别
• 5.3 交通灯识别
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果