基于機器視覺(jué)的智能導覽機器人控制系統設計

1 引言
移動(dòng)機器人是機器人學(xué)一個(gè)重要分支，且隨著(zhù)相關(guān)技術(shù)的迅速發(fā)展，它正向著(zhù)智能化和多樣化方向發(fā)展，應用廣泛，幾乎滲透所有領(lǐng)域。于春和采用激光雷達的方式檢測道路邊界，效果較好，但干擾信號很強時(shí)，就會(huì )影響檢測效果。付夢(mèng)印等提出以踢腳線(xiàn)為參考目標的導航方法，可提高視覺(jué)導航的實(shí)時(shí)性。
這里采用視覺(jué)導航方式，機器人在基于結構化道路的環(huán)境下實(shí)現道路跟蹤，目標點(diǎn)的?？?，以及導游解說(shuō)，并取得較好的效果。

2 導覽機器人簡(jiǎn)介
導覽機器人用在大型展覽館、博物館或其他會(huì )展中心，引導參訪(fǎng)者沿著(zhù)固定路線(xiàn)參訪(fǎng)，向參訪(fǎng)者解說(shuō)以及進(jìn)行簡(jiǎn)單對話(huà)。因此導覽機器人必須具有自主導航、路徑規劃、智能避障、目標點(diǎn)的?？颗c定位、語(yǔ)音解說(shuō)以及能與參訪(fǎng)者進(jìn)行簡(jiǎn)單對話(huà)等功能，并具有對外界環(huán)境快速反應和自適應能力。基于層次結構，導覽機器人可分為：人工智能層、控制協(xié)調層和運動(dòng)執行層。其中人工智能層主要利用CCD攝像頭規劃和自主導航機器人的路徑，控制層協(xié)調完成多傳感信息的融合，而運動(dòng)執行層完成機器人行走。圖1為智能導覽機器人的總體結構框圖。

3 導覽機器人硬件設計
3．1 人工智能層硬件實(shí)現
考慮到移動(dòng)機器人控制系統要求處理速度快、方便外圍設備擴展、體積和質(zhì)量小等要求，因此上位機選用PC104系統，其軟件用C語(yǔ)言編程。采用USB攝像頭，采集機器人前方的視覺(jué)信息，為機器人視覺(jué)導航，路徑規劃提供依據。外設麥克和揚聲器，當機器人到達目標點(diǎn)后，進(jìn)行導覽解說(shuō)。
3．1．1 控制協(xié)調層的硬件實(shí)現
機器人傳感器的選取應取決于機器人的工作需要和應用特點(diǎn)。這里選用超聲波傳感器、紅外傳感器、電子羅盤(pán)及陀螺儀，采集機器人周?chē)h(huán)境信息，為機器人避障、路徑規劃提供幫助。利用ARM處理平臺，通過(guò)RS－485總線(xiàn)驅動(dòng)電機，驅動(dòng)機器人行走。