机械工程及自动化——毕业设计——环境内摄像机视觉导航车.doc

目 录 1 绪论 1 1.1课题背景 1 1.2 选题意义 2 1.3目前AGV主要导引方式 2 1.3.1电磁导引 2 1.3.2激光导引 3 1.3.3视觉导引 3 1.4 本文研究的内容 3 2 搬运简易机器人硬件系统设计 4 2.1 搬运机器人的硬件设计 4 2.2 机器人组成模块详细说明 5 2.2.1 机器人底盘 6 2.2.2 机器人控制模块 6 2.2.3 机器人避障模块 7 2.2.4 光电编码器辅助控制模块 7 2.2.5 无线信号传输模块 8 2.2.6 机器人动力驱动模块 8 3 机器人控制的软件设计 9 3.1 光电编码器的软件设计 9 3.2 机器人前进以及转向的算法 10 3.3 机器人避障的软件设计 11 4 视频采集技术 13 4.1 VFW简单介绍 13 4.2 视频采集的基本流程 14 4.3 VFW的帧回调函数CallBackOnFrame 17 5 图像处理技术 18 5.1 设备无关位图处理类CDIB的建立 18 5.2 CDIB类在本文中的应用 195.3 控制小车行驶路线的算法 23 5.4 视觉导航上位机程序总结 28 6 无线信号传输 29 6.1 无线数传方案的选择 29 6.2 无线数据传输模块的设计 30 6.3 上位机C++串口发送 32 6.4 无线数据传输工作小结 33 7 机器人系统运行情况及本文总结 35 7.1 机器人系统运行情况 35 7.2 总结 35 致谢 36 参考文献 37 附件 38 A．CDIB类的DIB.cpp文件内容 38 B．ATmega16单片机控制程序main.c 44 C．ATmega16引脚说明 50 楼内搬运简易机器人 摘要：本文研究楼内搬运简易机器人的硬件实现和控制系统的软件设计。楼内搬运简易机器人的技术支持来自东南大学教育机器人研究中心，采用ATmega16单片机作为控制芯片，控制机器人的行驶。导航方面选择目前最先进的视觉导航作为研究方向。使用安装在机器人工作环境中的简易网络摄像头作为导航设备，在计算机中编写视频处理程序，由蓝牙芯片发送控制信号给单片机从而完成视觉导航。 本文研究要点主要包括以下四部分：第一，机器人硬件设计以及ATmega16单片机的控制程序的编写；第二，网络摄像头视频采集技术的研究；第三，视频处理技术的研究与应用；第四，蓝牙无线传输系统的设计。通过对摄像头采集到的视频按预览帧进行处理，得出机器人当前位置坐标。通过对两帧图像的不同之处进行比较得出机器人的行驶方向，从而得出机器人下一步的控制方案。经过蓝牙芯片发送该控制信号对机器人的行驶做出相应控制。机器人的避障功能由两枚漫反射式红外传感器和单片机共同完成，当红外传感器探测到障碍物，单片机做出相应转弯控制。 视觉导航的研究让自动导航技术进入了一个新纪元，在搭建视觉导航移动机器人平台的同时，通过结合红外传感器的应激避障系统使本课题楼内搬运简易机器人运行的更快捷方便以及安全。 关键词： 视觉导航；无线传输；视频采集；图像处理；避障 Simple Handling Robot In Building Yao bo-li Supervised by Prof. ZHANG Zhi-sheng Abstract: The work presented in this paper deals with the problem of navigation of a simple handling robot in building. The robot is made of the material supplied by the education robot center of College of mechanical engineering of SEU. For a robot to successfully navigate its environment, it must have a good navigation system. In this thesis, a simple camera which is fixed in the environment navigates the robot. First use the material to set the robot up. The MCU ATmega16 controls robot’s move. Obstacle avoidance completed by the infrared sensor. The video processing program runs in the computer, it detects the robot by the