導購機器人計劃書(編輯修改稿)
2025-08-18 10:15 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 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方塊需要順時針旋轉(zhuǎn)的角度：angle= ((direct%41)*(90) + 90)%360。當角度轉(zhuǎn)完后，再前行200mm即可到達下一節(jié)點這樣就可以從一個節(jié)點移動到它任意鄰居節(jié)點。、卡位節(jié)點的刪除 如果機器人在行進過程中偶遇障礙物，需要將障礙物所在處的節(jié)點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（發(fā)現(xiàn)障礙的算法見程序部分的識別板塊），之后并不能簡單刪除該節(jié)點，如果只刪除單一節(jié)點有時并不能生成符合實際的最優(yōu)路徑。如圖，假設機器人處于藍色方塊的位置檢測到障礙物的存在，如果僅刪除一個節(jié)點，其余節(jié)點仍然可以行走，則機器人可能走到如圖所示位置，會碰到障礙 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：首先檢測到障礙中心所在節(jié)點，其次刪除其所有相鄰節(jié)點，刪除相鄰節(jié)點時檢測相鄰節(jié)點的相鄰節(jié)點（鄰居的鄰居），如果鄰居鄰居節(jié)點中心到障礙中心的橫坐標（或縱坐標）之差的絕對值小于400mm，就將該節(jié)點刪除，否則不刪除。改進以后的刪除方式見下圖 這樣機器人若想到對面去只有一條路可以選擇就是繞道（我們設定機器人轉(zhuǎn)向只能原地旋轉(zhuǎn)再前行）。經(jīng)多次測試，這種方法可以保證準確刪除障礙節(jié)點，并完成繞路算法。如果路被堵死的情況：機器人前行檢測到障礙并刪除節(jié)點機器人重新生成最優(yōu)路徑并轉(zhuǎn)向。3. 商品的定位商品的位置可以對應到相應最近的節(jié)點上，由于我們分塊的時候已經(jīng)照顧到商品的位置，故只需將機器人目的地設置在商品旁邊的位置，這樣也方便機器人接近貨架200mm以內(nèi)如圖綠色框圖所在節(jié)點就是商品所在的節(jié)點，可以將商品編號與節(jié)點進行一一映射，從而讓機器人方便的找到目的地。 綜上，我們可以對基于A星算法的導購過程進行一個概述：開始時機器人受到指令，了解商品節(jié)點位置機器人生成最優(yōu)路徑并按照路徑行走機器人發(fā)現(xiàn)障礙，將障礙位置節(jié)點刪除，重新生成最優(yōu)路徑，再次遇到障礙之后重復刪除步驟和最優(yōu)路徑生成步驟報價，導購階段結(jié)束機器人到達商品位置，移動到與商品間距不超過200mm處，重復2過程尋找下一物品跟隨部分：跟隨部分不再需要機器人自己尋找最優(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，機器人按照如下圖的路徑行走比較合適（與導購階段的路徑相比只是將方塊去掉了）：跟隨階段有幾個主要的問題需要解決：。識別需要攝像頭。但由于導購階段人跟隨在機器人后方，因此機器人只需要通過超聲波傳感器測出與人之間的距離，就可以通過調(diào)整自己的速度來達到距離上的要求，這樣來看機器人后方并沒有安裝攝像頭的必要。而跟隨階段機器人需要跟隨著人行走，并且還有可能遇到障礙，因此機器人前方一定至少有一個攝像頭，以識別人和障礙。機器人通過超聲波傳感器測量與人之間的距離。但是由于超聲波傳感器基本上只能測量與它正對的物體的距離，而機器人需要測量的人的位置不是固定的，因此在機器人上安裝多個超聲波傳感器是必要的；由于測量與障礙之間的距離是非常重要的（這涉及到導購階段的挖掉死方塊），為了保證盡可能準確地測出機器人與障礙之間的距離，我們通過雙目識別來測量，這需要機器人前方有兩個攝像頭。這些裝置我們認為按下圖（俯視圖）放置比較合適。其中前方的兩個攝像頭的高度在500mm(障礙的高度)以下，通過雙目識別技術，這兩個攝像頭可以比較有效精準地識別圓柱體障礙物到機器人的距離。由于人的中心位置不好測定，因此我們不打算也用雙目識別來測量機器人與人之間的距離，而是通過超聲波傳感器直接測量。由于測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器人的頂部，這樣可以達到人的腰部的高度；由于安裝在機器人前面（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程中只要人大致在機器人前方時，就能保證至少有一個超聲波傳感器是正對著前方的人的，如下圖所示：在導購和跟隨過程中，只要人的中心位置在上圖所示兩條綠色虛線范圍之內(nèi)，機器人就能比較準確地測定與人之間的距離。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：跟隨階段開始機器人跟隨人走，并保持與人之間的距離為400~500mm人轉(zhuǎn)彎時機器人記下最后一次測出的人的位置，并在最接近此位置的路徑上轉(zhuǎn)彎機器人識別出人到達貨架旁停下，機器人到達商品旁邊停下等待人取放商品人取下商品交與機器人并通過機器人獲取價格人向下一個商品的位置出發(fā)人取完商品后向收銀臺出發(fā)機器人跟隨人到達收銀臺區(qū)，并停在指定的位置跟隨階段結(jié)束分類裝袋與報價過程 由于已知商品分為食品類與生活類兩種，機器人需要準確區(qū)分兩種商品，并自主將其分類在不同的位置。我們的機械結(jié)構設計留出了這種裝置。簡單而言，通過已經(jīng)儲存在電腦中的商品位置來判斷商品種類，通過帶輪正反轉(zhuǎn)來將放置在平臺的商品轉(zhuǎn)送到不同的袋子中。 導購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識別條形碼，由電腦將條形碼信息與商品信息對應并順利完成計算與報價、分類等過程。下簡單介紹條形碼的實現(xiàn)。 在跟隨過程中，商品的識別我們決定采用條形碼識別的方案，現(xiàn)今的商品上都貼有條形碼標識，很容易通過商品上的條形碼來判別商品的各項信息（類別，價格等）。條形碼(barcode)是將寬度不等的多個黑條和空白，按照一定的編碼規(guī)則排列，用以表達一組信息的圖形標識符。常見
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