一种抗阳光干扰的视觉循迹机器人制造技术

本实用新型专利技术公开了一种抗阳光干扰的视觉循迹机器人，其结构包括机器人本体、摄像头、嵌入式控制系统、ROS主机、WIFI天线、锂电池电源、车轮、驱动电机、增量式编码器，通过先进的图像处理算法针对灰度图像进行处理，提高抗阳光干扰能力，使视觉循迹机器人可以胜任更多非理想光照环境下的实际应用场景，以图像信息作为机器人循迹的依据，获得的路径信息更丰富，嵌入式控制系统和ROS之间只存在两根外露的USB线，ROS主机与摄像头之间也仅使用一根USB线连接，整体连接简洁，用户只需要通过局域网就可以实现机器人的远程操作，实现远程代码编译和烧录、数据参数的调整、机器人的启停控制、手动遥控控制、传感器数据的实时显示等，操作起来简单且开发便捷。单且开发便捷。单且开发便捷。

【技术实现步骤摘要】
一种抗阳光干扰的视觉循迹机器人


[0001]本技术涉及智能控制
，具体的是一种抗阳光干扰的视觉循迹机器人。

技术介绍

[0002]机器人是一个具有感知环境能力、规划决策能力的综合性系统，其应用越来越广泛，基于机器视觉的循迹导航是移动机器人最常用的导航方式之一，也是工程应用中使用最多的机器人导航方式，该类机器人通过固定在车体上的传感器不断地收集环境信息，并根据新的环境信息重新规划和调整路径，且使用光电传感器的循迹机器人本身具有传感器简洁，操作灵活的优点，并且引导线的铺设简单，易于维护，但是光电传感器自身容易受到光照的干扰和影响，容易导致循迹机器人出现错误的路径识别与规划，从而造成循迹效果不稳定的情况。

技术实现思路

[0003]针对上述问题，本技术提供一种抗阳光干扰的视觉循迹机器人。
[0004]为了实现上述目的，本技术是通过如下的技术方案来实现：一种抗阳光干扰的视觉循迹机器人，其结构包括机器人本体、摄像头、嵌入式控制系统、ROS主机、WIFI天线、锂电池电源、车轮、驱动电机、增量式编码器，所述机器人本体前端安装有摄像头，所述机器人本体中部固定安装有嵌入式控制系统和ROS主机，所述机器人本体后端与WIFI天线相连接，所述机器人本体后端安装驱动电机和增量式编码器，机器人本体底部与锂电池电源固定连接。
[0005]所述机器人本体包括亚克力底板及多个设置在底板周围的车轮。
[0006]更进一步的，所述机器人本体后端设有两个驱动电机和增量式编码器，且驱动电机为直流电机，所述车轮与相应侧的驱动电机传动连接，驱动电机带动相应侧的车轮转动，实现机器人的行进转向，所述驱动电机和增量式编码器传动连接，驱动电机带动增量式编码器转轴旋转，检测转轴旋转产生的脉冲输出信号。
[0007]更进一步的，所述机器人本体中部设有嵌入式控制系统，所述嵌入式控制系统主要包括中央处理器模块，电源管理模块，数据通信模块，电机驱动模块，其中所述中央处理器模块是围绕 STM32F103RET6单片机搭建的最小系统电路，其中包括时钟电路，复位电路，电源电路和程序下载电路，所述电源管理模块是围绕 CN3703电源管理芯片搭建的电路，嵌入式控制系统与电源管理模块电连接，电源管理模块与锂电池电源连接，锂电池电源用于给机器人提供运行能源，所述数据通信模块是围绕CP2102数据通信芯片搭建的电路，嵌入式控制系统与数据通信模块电连接，完成串口信号和USB信号的转换，所述电机驱动模块是围绕 A4950ELJTR电机驱动芯片搭建的电路，嵌入式控制系统与电机驱动模块电连接，电机驱动模块接收嵌入式控制系统发出的控制命令。
[0008]更进一步的，所述机器人本体中部设有的ROS主机，为NVIDIA 公司的GPU运算平台
Jetson Nano，所述ROS主机与嵌入式控制系统之间使用两根USB数据线连接，一根用于ROS主机的供电，一根用于ROS主机与嵌入式控制板之间的数据通信，ROS主机通过WIFI天线与用户电脑之间进行远程连接，并通过ROS组网实现与用户电脑之间的信息交互，所述用户电脑可以是任何装配 Ubuntu16.04及其以上系统和ROS软件的电脑。
[0009]更进一步的，所述机器人本体前端设有摄像头，为灰度摄像头，其最高像素为1024
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768，延迟为30～45ms，摄像头与ROS主机之间使用一根USB数据线连接。
[0010]有益效果
[0011]与现有技术相比，本技术具有如下有益效果：
[0012]本技术：通过先进的图像处理算法针对灰度图像进行处理，极大的提高了抗阳光干扰能力，使视觉循迹机器人可以胜任更多非理想光照环境下的实际应用场景，为实际应用场景下的视觉循迹机器人提供了一种抗阳光干扰的方案，以图像信息作为机器人循迹的依据，相比与电感或红外光电传感器，其获得的路径信息更丰富，路径识别的结果更精准，嵌入式控制系统和ROS之间只存在两根外露的USB线，ROS主机与摄像头之间也仅使用一根USB线连接，整体连接简洁，极大降低了机器人的复杂程度，用户只需要通过局域网就可以实现机器人的远程操作，而无需额外的数据线，实现远程代码编译和烧录、数据参数的调整、机器人的启停控制、手动遥控控制、传感器数据的实时显示等，且由于代码保存在ROS主机中，可以随时更换所述用户电脑对其进行开发和控制，操作起来简单且开发便捷。
附图说明
[0013]图1为本技术一种抗阳光干扰的视觉循迹机器人的结构示意图。
[0014]图2为本技术的一种抗阳光干扰的视觉循迹机器人的路径识别算法流程图。
[0015]图3为不同光照干扰下的识别效果比较：(a)、(d)图为原灰度图像，(b)、(e)是本技术提供的一种抗阳光干扰的视觉循迹机器人的检测效果图，图(c)和图(f)是黑白二值化摄像头的检测效果图。
[0016]图中：机器人本体
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1、摄像头
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2、嵌入式控制系统
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3、ROS 主机
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4、WIFI天线
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5、锂电池电源
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6、车轮
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7、驱动电机
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8、增量式编码器
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9。
具体实施方式
[0017]下面将结合附图对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0018]在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0019]实施例
[0020]如图1所示，本技术提供一种抗阳光干扰的视觉循迹机器人，其结构包括机器
人本体1、摄像头2、嵌入式控制系统3、 ROS主机4、WIFI天线5、锂电池电源6、车轮7、驱动电机8、增量式编码器9，所述机器人本体1前端安装有摄像头2，所述机器人本体中部固定安装有嵌入式控制系统3和ROS主机4，所述机器人本体1后端与WIFI天线5相连接，所述机器人本体后端安装驱动电机8和增量式编码器9，机器人本体底部与锂电池电源6 固定连接，其中所述机器人本体1包括亚克力底板及多个设置在底板周围的车轮。
[0021]其中，所述机器人本体1后端设有两个驱动电机8和增量式编码器9，且驱动电机8为直流电机，所述车轮与相应侧的驱动电机8传动连接，驱动电机8带动相应侧的车轮转动，实现机器人的行进转本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗阳光干扰的视觉循迹机器人，其结构包括机器人本体(1)、摄像头(2)、嵌入式控制系统(3)、ROS主机(4)、WIFI天线(5)、锂电池电源(6)、车轮(7)、驱动电机(8)、增量式编码器(9)，所述机器人本体(1)前端安装有摄像头(2)，所述机器人本体中部固定安装有嵌入式控制系统(3)和ROS主机(4)，所述机器人本体(1)后端与WIFI天线(5)相连接，所述机器人本体后端安装驱动电机(8)和增量式编码器(9)，机器人本体底部与锂电池电源(6)固定连接，其特征在于：所述机器人本体(1)包括亚克力底板及多个设置在底板周围的车轮。2.根据权利要求1所述的一种抗阳光干扰的视觉循迹机器人，其特征在于：所述机器人本体(1)后端设有两个驱动电机(8)和增量式编码器(9)，所述车轮与相应侧的驱动电机(8)传动连接，所述驱动电机(8)和增量式编码器(9)传动连接，所述驱动电机(8)带动增量式编码器(9)转轴旋转。3.根据权利要求1所述的一种抗阳光干扰的...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋林，刘林锐，王力为，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：新型
国别省市：