基于S3C2410的视觉巡线机器人系统设计-计算机系统应用.PDF

2009 年 第 5 期 计 算 机 系 统 应 用 ① 基于S3C2410 的视觉巡线机器人系统设计 Design of Visual Robot System to Detect Lines Based on S3C2410 夏 澎 郝卫东 刘溯奇 (桂林电子科技大学 机电工程学院 广西 桂林 541004) 摘 要： 针对常规的机器人巡线方法，如光电检测巡线，易受环境、光、场地等影响，适应性不强的缺点，本 文设计了一种基于CMOS 图像传感器的视觉巡线机器人系统，并提出了一种新型的巡线技术。该机器 人系统主要由核心模块、图像采集模块、机器人定位模块、电机驱动模块、人机交互模块等组成。详 细介绍了各个模块的作用、工作原理以及具体实现。经实验验证，该机器人巡线实时性强、准确度高、 稳定性好。 关键词： 巡线 S3C2410 图像处理 机器人 特征匹配 随着计算机技术的发展，嵌入式系统已经成为计 数据进行处理，比较和判断处理的结果；最后，系统 算机领域的重要组成部分，并得到了广泛的研究和应 根据判断结果输出电机驱动参数，实现机器人巡线。 用。由于ARM 体系的处理器采用了 RISC 技术，具有 寻址方式简单、寄存器多、指令长度固定等特点，因 1 控制系统的硬件电路设计 此处理速度快、效率高[1] 、适合处理大量数据。而这 巡线机器人的控制系统主要实现引导线的图像采 些为机器人的应用带来了方便，特别是基于视觉的巡 集、机器人当前位置的获取、路径规划和运动控制等 线机器人。 功能。硬件系统方案设计如图 1 所示，主要由以下几 CMOS 摄像头是一种半导体光学成像器件，具有 个部分组成：核心控制板模块、CMOS 视频采集模块、 体积小、分辨率高、精度高、稳定性好、抗震动、抗 机器人定位模块、程序下载模块、电机驱动模块、人 电磁干扰等优点，已经在很多领域得到了应用，其中 机交互模块和电源模块。 [2] 也包括机器人视觉图像的采集 。 常规的巡线方法，如光电检测巡线，其核心是通 过比较白色引导线和深色底板之间的反射光的强弱标 定传感器偏离，再融合多个被标定的传感器的信息以 决定机器人的位置。然而，当外部光照强度达到一定 程度的时候，其巡线的可靠性就会极大地降低，甚至 出现脱离引导线乱跑的现象；同时，每换一次场地， 都需要作相应的调整，适应性不强。为此，迫切需要 一种对外部环境变化免疫的巡线系统。而本文设计的 机器人巡线系统，由于利用了 ARM 技术和 CMOS 图 像技术的优点，因此能够很好地解决这些问题。本系