導(dǎo)購(gòu)機(jī)器人計(jì)劃書(編輯修改稿)
2024-08-18 10:15 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 針旋轉(zhuǎn)角度：若direct==1,則angle=0*(90)%360=0；若direct==2,則angle=1*(90)%360=90；若direct==3,則angle=2*(90)%360=180；若direct==4,則angle=(1)*(90)%360=90；同理可以得到要走到T方塊需要順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的角度：angle= （(direct%41)*(90) 90）%360。同理可以得到要走到L方塊需要順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的角度：angle= （(direct%41)*(90) 180)%360。同理可以得到要走到D方塊需要順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的角度：angle= ((direct%41)*(90) + 90)%360。當(dāng)角度轉(zhuǎn)完后，再前行200mm即可到達(dá)下一節(jié)點(diǎn)這樣就可以從一個(gè)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)到它任意鄰居節(jié)點(diǎn)。、卡位節(jié)點(diǎn)的刪除 如果機(jī)器人在行進(jìn)過(guò)程中偶遇障礙物，需要將障礙物所在處的節(jié)點(diǎn)刪除并重新生成最優(yōu)路徑（繞障礙或者換路）。首先發(fā)現(xiàn)障礙并且確定障礙位置和障礙所在節(jié)點(diǎn)（發(fā)現(xiàn)障礙的算法見程序部分的識(shí)別板塊），之后并不能簡(jiǎn)單刪除該節(jié)點(diǎn)，如果只刪除單一節(jié)點(diǎn)有時(shí)并不能生成符合實(shí)際的最優(yōu)路徑。如圖，假設(shè)機(jī)器人處于藍(lán)色方塊的位置檢測(cè)到障礙物的存在，如果僅刪除一個(gè)節(jié)點(diǎn)，其余節(jié)點(diǎn)仍然可以行走，則機(jī)器人可能走到如圖所示位置，會(huì)碰到障礙 因此為了保證行走的可行性與避障不碰障礙的要求，我們采用以下方法：首先檢測(cè)到障礙中心所在節(jié)點(diǎn)，其次刪除其所有相鄰節(jié)點(diǎn)，刪除相鄰節(jié)點(diǎn)時(shí)檢測(cè)相鄰節(jié)點(diǎn)的相鄰節(jié)點(diǎn)（鄰居的鄰居），如果鄰居鄰居節(jié)點(diǎn)中心到障礙中心的橫坐標(biāo)（或縱坐標(biāo)）之差的絕對(duì)值小于400mm，就將該節(jié)點(diǎn)刪除，否則不刪除。改進(jìn)以后的刪除方式見下圖 這樣機(jī)器人若想到對(duì)面去只有一條路可以選擇就是繞道（我們?cè)O(shè)定機(jī)器人轉(zhuǎn)向只能原地旋轉(zhuǎn)再前行）。經(jīng)多次測(cè)試，這種方法可以保證準(zhǔn)確刪除障礙節(jié)點(diǎn)，并完成繞路算法。如果路被堵死的情況：機(jī)器人前行檢測(cè)到障礙并刪除節(jié)點(diǎn)機(jī)器人重新生成最優(yōu)路徑并轉(zhuǎn)向。3. 商品的定位商品的位置可以對(duì)應(yīng)到相應(yīng)最近的節(jié)點(diǎn)上，由于我們分塊的時(shí)候已經(jīng)照顧到商品的位置，故只需將機(jī)器人目的地設(shè)置在商品旁邊的位置，這樣也方便機(jī)器人接近貨架200mm以內(nèi)如圖綠色框圖所在節(jié)點(diǎn)就是商品所在的節(jié)點(diǎn)，可以將商品編號(hào)與節(jié)點(diǎn)進(jìn)行一一映射，從而讓機(jī)器人方便的找到目的地。 綜上，我們可以對(duì)基于A星算法的導(dǎo)購(gòu)過(guò)程進(jìn)行一個(gè)概述：開始時(shí)機(jī)器人受到指令，了解商品節(jié)點(diǎn)位置機(jī)器人生成最優(yōu)路徑并按照路徑行走機(jī)器人發(fā)現(xiàn)障礙，將障礙位置節(jié)點(diǎn)刪除，重新生成最優(yōu)路徑，再次遇到障礙之后重復(fù)刪除步驟和最優(yōu)路徑生成步驟報(bào)價(jià)，導(dǎo)購(gòu)階段結(jié)束機(jī)器人到達(dá)商品位置，移動(dòng)到與商品間距不超過(guò)200mm處，重復(fù)2過(guò)程尋找下一物品跟隨部分：跟隨部分不再需要機(jī)器人自己尋找最優(yōu)路徑，而是只要跟著人走就可以了，因此也就不再需要使用劃分的方塊，考慮到前后的一致性，機(jī)器人按照如下圖的路徑行走比較合適（與導(dǎo)購(gòu)階段的路徑相比只是將方塊去掉了）：跟隨階段有幾個(gè)主要的問(wèn)題需要解決：。識(shí)別需要攝像頭。但由于導(dǎo)購(gòu)階段人跟隨在機(jī)器人后方，因此機(jī)器人只需要通過(guò)超聲波傳感器測(cè)出與人之間的距離，就可以通過(guò)調(diào)整自己的速度來(lái)達(dá)到距離上的要求，這樣來(lái)看機(jī)器人后方并沒有安裝攝像頭的必要。而跟隨階段機(jī)器人需要跟隨著人行走，并且還有可能遇到障礙，因此機(jī)器人前方一定至少有一個(gè)攝像頭，以識(shí)別人和障礙。機(jī)器人通過(guò)超聲波傳感器測(cè)量與人之間的距離。但是由于超聲波傳感器基本上只能測(cè)量與它正對(duì)的物體的距離，而機(jī)器人需要測(cè)量的人的位置不是固定的，因此在機(jī)器人上安裝多個(gè)超聲波傳感器是必要的；由于測(cè)量與障礙之間的距離是非常重要的（這涉及到導(dǎo)購(gòu)階段的挖掉死方塊），為了保證盡可能準(zhǔn)確地測(cè)出機(jī)器人與障礙之間的距離，我們通過(guò)雙目識(shí)別來(lái)測(cè)量，這需要機(jī)器人前方有兩個(gè)攝像頭。這些裝置我們認(rèn)為按下圖（俯視圖）放置比較合適。其中前方的兩個(gè)攝像頭的高度在500mm(障礙的高度)以下，通過(guò)雙目識(shí)別技術(shù)，這兩個(gè)攝像頭可以比較有效精準(zhǔn)地識(shí)別圓柱體障礙物到機(jī)器人的距離。由于人的中心位置不好測(cè)定，因此我們不打算也用雙目識(shí)別來(lái)測(cè)量機(jī)器人與人之間的距離，而是通過(guò)超聲波傳感器直接測(cè)量。由于測(cè)量人的上半身的距離比較容易，因此前后的超聲波傳感器都放置在機(jī)器人的頂部，這樣可以達(dá)到人的腰部的高度；由于安裝在機(jī)器人前面（后面）的超聲波傳感器之間的距離為200mm，超聲波傳感器與機(jī)器人邊緣的距離為150mm，而人的腰部寬度一般大于200mm，因此可以保證在跟隨過(guò)程中只要人大致在機(jī)器人前方時(shí)，就能保證至少有一個(gè)超聲波傳感器是正對(duì)著前方的人的，如下圖所示：在導(dǎo)購(gòu)和跟隨過(guò)程中，只要人的中心位置在上圖所示兩條綠色虛線范圍之內(nèi)，機(jī)器人就能比較準(zhǔn)確地測(cè)定與人之間的距離。由于超聲波傳感器有一定的發(fā)射角（約15176。），因此圖中所示范圍與實(shí)際相比還要略小一些。跟隨階段的大致流程圖如下：跟隨階段開始機(jī)器人跟隨人走，并保持與人之間的距離為400~500mm人轉(zhuǎn)彎時(shí)機(jī)器人記下最后一次測(cè)出的人的位置，并在最接近此位置的路徑上轉(zhuǎn)彎?rùn)C(jī)器人識(shí)別出人到達(dá)貨架旁停下，機(jī)器人到達(dá)商品旁邊停下等待人取放商品人取下商品交與機(jī)器人并通過(guò)機(jī)器人獲取價(jià)格人向下一個(gè)商品的位置出發(fā)人取完商品后向收銀臺(tái)出發(fā)機(jī)器人跟隨人到達(dá)收銀臺(tái)區(qū)，并停在指定的位置跟隨階段結(jié)束分類裝袋與報(bào)價(jià)過(guò)程 由于已知商品分為食品類與生活類兩種，機(jī)器人需要準(zhǔn)確區(qū)分兩種商品，并自主將其分類在不同的位置。我們的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)留出了這種裝置。簡(jiǎn)單而言，通過(guò)已經(jīng)儲(chǔ)存在電腦中的商品位置來(lái)判斷商品種類，通過(guò)帶輪正反轉(zhuǎn)來(lái)將放置在平臺(tái)的商品轉(zhuǎn)送到不同的袋子中。 導(dǎo)購(gòu)階段商品的位置是提前輸入給電腦，而跟隨階段的商品由攝像機(jī)識(shí)別條形碼，由電腦將條形碼信息與商品信息對(duì)應(yīng)并順利完成計(jì)算與報(bào)價(jià)、分類等過(guò)程。下簡(jiǎn)單介紹條形碼的實(shí)現(xiàn)。 在跟隨過(guò)程中，商品的識(shí)別我們決定采用條形碼識(shí)別的方案，現(xiàn)今的商品上都貼有條形碼標(biāo)識(shí)，很容易通過(guò)商品上的條形碼來(lái)判別商品的各項(xiàng)信息（類別，價(jià)格等）。條形碼(barcode)是將寬度不等的多個(gè)黑條和空白，按照一定的編碼規(guī)則排列，用以表達(dá)一組信息的圖形標(biāo)識(shí)符。常見
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