一種自主跟隨機器人的研究與設計.pdf

1、自主跟隨機器人具有自主導航和自主移動的功能，可以被用來跟隨特殊人群（如老年人、殘疾人等），并且?guī)椭麄儼徇\物品。本課題的跟隨機器人具有三種模式:自主跟隨模式、用戶模式、管理員模式，其優(yōu)先級由低到高。在自主跟隨模式下，機器人基于視覺導航全自主移動。在用戶模式下，用戶可以通過紅外遙控器控制機器人自主跟隨模式的啟動、停止，還可以直接操控機器人前進、后退、加速、減速等。管理員模式是指管理員可以通過手機App對機器人直接控制，除具有用戶模式的權限

2、以外，還可以檢測機器人各部分是否正常。
　　首先，對自主跟隨機器人進行了總體方案設計。包括機器人的機械結構設計和控制體系設計，機器人本體采用雙輪驅動式的結構，搭載攝像機轉動云臺?？刂企w系為兩層結構，由上位機系統(tǒng)和下位機系統(tǒng)組成，上位機系統(tǒng)需要完成視覺導航的任務，下位機系統(tǒng)主要負責機器人的移動任務。
　　其次，對上位機系統(tǒng)進行設計。在Meanshift與Kalman濾波理論的基礎上，結合顏色信息和深度信息，對目標進行跟蹤。該算

3、法在顏色直方圖的反向投影圖中加入漸變閾值的深度信息，消除環(huán)境的干擾。然后在該反向投影圖中，利用Meanshift算法對目標進行跟蹤。最后加入Kalman濾波器，選取最優(yōu)跟蹤窗口，并預測下一幀中目標出現(xiàn)的位置，根據(jù)預測位置設定下一幀搜索區(qū)域，提高可靠性的同時減少計算量。在算法確定后，設計出多線程、帶有人機交互界面的應用程序。
　　然后，對下位機系統(tǒng)進行設計。首先，設計了其硬件電路。其次設計了路徑規(guī)劃與避障方案:在人工勢場法的基礎上，

4、結合本課題的實際情況，增加了安全區(qū)域，進行路徑的規(guī)劃與避障，該算法適用于機器人在跟蹤的同時執(zhí)行避障任務的情況。確定避障方案之后，對下位機的軟件部分進行了設計，包括通信、位置獲取以及電機控制三個部分的軟件設計。其中，通信部分又包括與上位機通信、與用戶通信、與管理員通信三個小部分。在與管理員通信設計中，介紹了手機App的設計與實現(xiàn)。
　　最后，將機器人本體與下位機主板實現(xiàn)，對跟蹤算法與避障算法進行驗證，實驗結果表明本文的跟蹤算法具有較