基于视觉的多功能教育机器人设计与实现

【摘要】： 教育机器人以其高科技性和生动趣味性成为培养电子信息、自动化等领域科技人才的重要手段,本文开发了一套基于视觉的多功能教育机器人(MERV),涉及嵌入式图像识别算法研究与创新、构件化设计实现、精确动力驱动控制、以太网传输和无线传输技术以及机器人自定位等方面的知识。 视觉系统是MERV设计的难点之一,在低速嵌入式架构上实现的高效图像处理算法是本文的重要创新点。本文在硬件上尽量采用通用低速元器件,降低学习入门难度和系统成本;在软件上大胆采用不适合在传统图像识别领域内使用的RGB颜色模型,提出了高效的图像滤波算法、颜色判定算法和图像理解算法,探索出了先颜色判定后局部图像滤波的图像识别步骤,并对目标物体特征、材质进行了实验和选择,实现了流畅的视觉功能。 “多功能”是MERV的另一重要创新点,它的实现得益于构件化设计。本文按照构件化思想将系统划分为若干个功能独立的构件,设计了灵活的接口电路并对各构件独立编程封装,确保了构件的独立性和可移植性,使系统能搭积木式的拼装成多种具备不同功能的机器人。 MERV学习入门难度低,经济实用,不仅适合初级用户学习使用,还可以用作机器人兴趣爱好者的二次开发平台。