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    智能家庭服务机器人【能听会看的智能服务机器人】

    时间:2019-05-07 03:30:15 来源:雅意学习网 本文已影响 雅意学习网手机站

      随着社会的发展,越来越多的人喜欢进行体育运动,比如网球、兵乓球等。但在网球或乒乓球运动的发球练习中,会有大量的球散落于地面,所以人们总是要弯腰去捡地上的球,这是一件令人心烦的事。因此,我们想设计一个机器人,它能通过视觉引导来自主捡拾和收集地上的杂物,并能听从人们的语音控制。
      该智能服务机器人由捡拾移动平台、视觉处理以及语音控制模块三部分组成。捡拾移动平台是机器人的本体,包括车体、捡拾机构以及驱动电机,“水车”型捡拾机构安装于捡拾移动平台的前端,平台自身由左右两个电机差速驱动;视觉处理部分由安装于捡拾移动平台前端的摄像头和机器人身上的计算机组成,并通过颜色、形状识别目标,当摄像头视野中有目标时,根据“机—目标位置”优先级参数制定捡拾策略,当摄像头没有检测到目标时,进入寻找目标模式,直至寻找到新的目标为止;语音控制模块包括语音识别模块、单片机和串口通信模块,通过识别相应的语音,将控制指令通过无线通信发送给机器人。整个机器人的示意图如图 1 所示。
      智能服务机器人研究过程及工作原理:根据“水车”旋转拨水的工作原理,如图2所示,设计制作了机器人的捡拾装置。然后,利用 LEGO 机器人,搭建了机器人模型,验证机器人移动与捡拾机构可行性。最初的机器人设想使用手机蓝牙对其进行控制。
      我们在自己搭建的 LEGO 捡拾机器人模型上,验证了捡拾机构方案,试用了多种捡拾机构,并且对双轮差动移动平台方案也进行了验证,如图3 所示。
      在机器人移动与捡拾平台部分,我们将两个直流电机安装于机器人左右两侧,通过单片机对它们进行独立驱动,以实现机器人的差动运动方式,如图 4 所示。
      本智能服务机器人的视觉处理部分由一个安装于捡拾移动平台前端的摄像头和一台 PC 机组成。我们根据目标的颜色信息,选取适当的阈值,将拍摄的图像二值化,在图像中提取出目标,并根据形状信息排除虚假目标,最后对目标进行定位。当图像中含多个捡拾目标时,选择离机器人最近的一个作为目标。实验结果如图 5所示,其中左图为原始图像,中图为二值化图像,右图为标记目标图像。
      当机器人视野中没有捡拾目标时,机器人进入自主寻找目标模式。通过机器人的左右旋转,扩大机器人的视野,以找到之前未被发现的目标。语音控制模块由语音识别模块,单片机和无线通信模块三部分组成。事先将语音指令存储在语音模块中;在使用者发出语音指令时,语音模块识别出相应的指令,并给出对应的信号;单片机采集到信号后,通过无线通信模块将指令发送给机器人,从而实现语音控制的功能。

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