【正文】 F hBuf)。 9 HGRA graAlloc(HWND hWnd)。在本文中只有一個攝像頭，因此我們?nèi)?DigNum為 MV_DEV0 HDISP dispAlloc(HWND hWnd)。 HDIG digAlloc(char* DigNum)。 DataType 的值是和圖像數(shù)據(jù)信息以及內(nèi)存類型信息相關(guān)聯(lián)。 HBUF bufAlloc(int SizeX, int SizeY, int DataType)。如果驅(qū)動沒有被成功的安裝在計算機中，此函數(shù)將返回 NULL。 char *sysGetDrvVer()?！?”是視頻采集卡為便于 VC++編程而提供的頭文件，負責(zé)提取封裝在采集卡 ROM中的函數(shù)。 視覺部分 在本課題中，我們采用 MyVision99圖像采集卡來實現(xiàn)對攝像頭數(shù)字圖像的采集和提取。 mand[7]=0x00。 mand[1]=(unsigned char)vl。代碼如下： unsigned char mand[8]。在程序中我們定義一個長度為 8的字符型一維數(shù)組 mand[]，我們將 Velocity()計算得出的速度參數(shù)存入這個數(shù)組中，然后調(diào)用 WriteCommBlock()，將速度值傳送給移動外設(shè)。 當串口建立完畢后，我們調(diào)用 函數(shù) WriteCommBlock( LPSTR lpByte , DWORD dwBytesToWrite)向打開的串口中寫入數(shù)據(jù) ，其中： LPSTR lpByte表示 要傳送數(shù)據(jù)的地址 ； DWORD dwBytesToWrite表示 要傳送數(shù)據(jù)的長度 。 開始 設(shè)定串口通信端口 SetComPort() 保存通信端口信息 CreateCommInfo() 打開端口 OpenComPort() 發(fā)送數(shù)據(jù)給端口 WriteCommBlock() 關(guān)閉端口通信 CloseConnection() 結(jié)束 基于 VC++的智能機器人指令交互系統(tǒng)設(shè)計 8 ()。 (1, 19200, 8, 0, 0)。通信過程流程圖如圖 ： 圖 通信過程流程圖 Fig. The flow chart of the munication process 如果需要建立通信過程 ，首先需要完成對串口通信的建立及初始化。 基于 VC++的智能機器人指令交互系統(tǒng)設(shè)計 6 程序流程圖如圖所示： 圖 主要框架流程圖 7 Fig. The flow chart of the main frame RS232C 串口通信部分 此部分主要負責(zé)串口射頻卡與上位機的連接，以及上位機通過 RS232C向機器人發(fā)送數(shù)據(jù)。 Forward、 Back、 Left、 Right、 RobotStop：手動控制按鈕，分別對應(yīng)機器人的前進、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、停止。 RunStart、 RunStop：自動模式運行開始和停止（在相應(yīng)色標初始化全部完成后有效，否則彈出提示）。 ball_x、 ball_y：移動外設(shè)的實時坐標顯示。 Hand、 Auto：選擇自動模式或者手動模式控制移動外設(shè)。 5） 對移動外設(shè)的指令編輯和發(fā)送。 3） 圖像特征（色標）的提取和分析處理。 這樣就完成了整套系統(tǒng)環(huán)路的硬件連接，數(shù)據(jù)流向如圖 ： 圖 數(shù)據(jù)流向示意圖 Fig. Data flow diagram 3 VC++ 人機交互界面設(shè)計及實現(xiàn) 主要功能 目標物 CCD 攝像機 視頻采集卡 PC機程序 無 線 發(fā)送模塊 輪式小車 圖像識別 同軸電纜 PCI插口 RS232C 無 線通 信你 驅(qū)動電機 跟蹤目標物 5 1） 完成對圖像采集卡的驅(qū)動以及采集卡 ROM中被封裝的函數(shù)的提取。小車上的天線與連接在上位機上的通信發(fā)送模塊進行 信道和頻率的匹配，以完成 基于 VC++的智能機器人指令交互系統(tǒng)設(shè)計 4 無線通信，無線發(fā)送模塊如圖 。視頻采集卡通過 PC機主板上的 PCI插口與上位機相連。 圖 移動外設(shè)控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)示意圖 Fig. Architecture diagram of mobile peripheral control system 移動外設(shè)主要由輪式移動小車和綁定在小車上的 CCD攝像頭兩部分組成。通過前置 CCD攝像頭實時 采集 返回的畫面確定目標物的實時位置，進行下一步的計算控制。上位機根據(jù)圖像中目標物的位置信息，將經(jīng)過運算得出的行動指令傳送給移動外設(shè)。使操作者利用普通的PC 機 和 CCD 攝像頭 就可以 實現(xiàn)對機器人的控制， 系統(tǒng)簡單實用， 易于構(gòu)建；操作 方便簡捷 ，把用戶從 基于 VC++的智能機器人指令交互系統(tǒng)設(shè)計 2 繁瑣的操作中解放出來 ，多種操作模式可以適合不同用戶不同場景的應(yīng)用。 3）簡化機器人操作方法，使機器人和操作者可以更好的進行指令交流。要想使機器人走入普通家庭，本文認為應(yīng)該做到以下幾點： 1）降低機器人成本。 關(guān)鍵詞： 計算機視覺 ， 多模式控制 ， 上位機控制系統(tǒng) Design of Intelligent Robot Interactive Instruction System Based on VC++ Abstract: The paper is on the purpose of userfriendly application through simplifying the manipulation. And the significant design is the PCbased visual processing and the decision making system. T o send peripherals to the wheel instruction, the system adopt the wireless transceiver module that is connected with RS232C serial port. The control method mainly relates to the conversion from the actual scene pixel coordinate system to the visual image pixel coordinate system and the switch between autonomous mobile mode and manual mode. After the pletion of structure, the article designs two exploratory experiments that are used to debug visual identification of the stability of the subsystems respectively, meanwhile, the robot path of the control parameter is adjusted and the control method is optimized. The system can be applied to family service robots, but also in the fire, rescue, patrol and other outdoor play its due role in the field. Key Words: Computer Vision, Multi0mode control, PC control system 1 緒論 當今機器人市場前景廣闊，尤其是應(yīng)用在普通家庭的服務(wù)性機器人。 在系統(tǒng)搭建完畢后，本文設(shè)計了兩個探索性實驗，分別調(diào)試視覺子系統(tǒng)辨識的穩(wěn)定性，對機器人行進路徑控制參數(shù)進行整定，并優(yōu)化 控制 方案 。1 基于 VC++的智能機器人指令交互系統(tǒng)設(shè)計 摘 要： 本文 以簡化操縱控制方法，便于用戶應(yīng)用為目的 ， 設(shè)計了 一套 基于 VC++的智能機器人指令交互系統(tǒng) ， 重點是 對基于上位機視覺圖像的處理 和決策系統(tǒng) 的設(shè)計 。 系統(tǒng) 采用 通過 與 RS232C串 口 連接的 無線收發(fā)模塊 ，對輪式的移動外設(shè)進行指令發(fā)送 ，可實現(xiàn)自主移動和手動兩種控制模式。 本系統(tǒng)可應(yīng)用于家庭服務(wù)型機器人，還可以在消防、救援、野外巡邏等領(lǐng)域發(fā) 揮其應(yīng)有的作用。傳統(tǒng)的工業(yè)機器人雖然具有功能完善，智能化高的特點，但是由于研制周期長、操作方法復(fù)雜、成本高等缺陷，因此不便于機器人的市場化和大眾化。 2）縮短研發(fā)周期。 基于以上目的，本文設(shè)計了一套基于視覺系統(tǒng)的智能機器人指令交互界面。 2 系統(tǒng)構(gòu)成 上位機作為整套系統(tǒng)的控制計算中樞，通過視頻采集卡連接前置 CCD攝像頭，將采集到的圖像數(shù)據(jù)存入為圖像處理專門開辟的一段計算機內(nèi)存中，通過對內(nèi)存中圖像數(shù)據(jù)的計算完成目標特征的提?。ū菊n題采用色塊作為特征物），并且根據(jù)提取的特征值對圖像進行處理，確定相應(yīng)的圖像坐標。上位機通過 RS232C串口與RF（射頻）通信模塊連接，并且將速度值傳給移動外 設(shè)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 。如圖 數(shù)字圖像 視覺子系統(tǒng) 活動場地 模式識別 外設(shè)子系統(tǒng) 決策子系統(tǒng) 機器人位姿和場地信息 通訊子系統(tǒng) 無線電信號 圖像處理 3 圖 移動外設(shè) Fig. Mobile Peripherals CCD攝像頭通過同軸電纜與視頻采集卡（即攝像頭的驅(qū)動電路）相連，并把視頻數(shù)據(jù)傳入視頻采集卡的緩沖區(qū)中以待 PC機程序的隨時提取。如圖 圖 視頻采集卡與 PCI插口的連接 Fig. the connection of PCI video capture card and socket 小車的兩個輪子分別由兩個步進電機驅(qū)動，步進電機通過小車上的天線接收驅(qū)動信號以及速度值，完成小車的行進動作。 圖 無線發(fā)送模塊 Fig. wireless transmission module 無線發(fā)送模塊通過 RS232C與上位機連接。（視頻采集、壓縮、 存 ?。? 2） 為用戶提供圖像顯示界面并提供視覺刺激信號。 4） 完成對 RF射頻卡的驅(qū)動和數(shù)據(jù)傳輸。 人機交互界面介紹 我們設(shè)計的人機界面如圖所示 圖 人機交互窗口 Fig. HCI window Display：點擊顯示圖像。 Ball：點擊單選框并且在圖像上點擊相應(yīng)的色標圖案完成對目標物的初始化識別。 R、 G、 B：被選取的特征色塊的對應(yīng)的 R、 G、 B三個分量的顏色值。 vl、 vr：機器人的左右輪速度值。 在對目標物的識別初始化完畢，進入自動控制模式下時，確定了目標位置后，機器人根據(jù)上位機基于視覺的感知計算進行自主導(dǎo)航移動，達到 目標，完成任務(wù)（或進行下一步動作）。在程序中主要通過 CComm類實現(xiàn)。在程序中首先 創(chuàng)建 CComm類的一個實例 m_pComm，初始化代碼如下： CComm m_pComm。 //端口號為 1，比特率為 ，字長為 8位。 ()。 此函數(shù)在程序中被速度函數(shù) Velocity(int vl , int vr)調(diào)用，用來發(fā)送小車輪子的速度值。由于射頻模塊允 許把三組左右輪速度分別發(fā)送給三輛不同的小車，因此除 mand[0]與 mand[7]為“ 0”外，其余六個元素分別代表三組左右輪速度值，其中 mand[1]與 mand[2]為本文中移動外設(shè)（ 1 號車）的左右輪速度 vl、vr。 mand[0]=0x00。 mand[2]=(unsigned char)vr。 ((LPSTR)mand,8)。 MyVision99視頻采集卡是基于 PCI 總線的， PCI 總線可以 獨立的 對圖像進行采集和存儲，因此解放了 CPU，可以使更多的 CPU資源用于圖像處理。 主要函數(shù)如下。 此函數(shù)返回安裝在計算上的采集卡驅(qū)動版 本的字符串指針?！?”的版本字符串指針為“ MVDr Ver ”。 此函數(shù)分配一個 SizeX*SizeY 的內(nèi)存單元并且返回此內(nèi)存單元的句柄。本文中取 DataType為 MV_RGB32（即： 32位 RGB類型）。 此 函數(shù)為視頻采集卡創(chuàng)造一個數(shù)字數(shù)據(jù)對象，當視頻卡上連接多個攝像頭時，我們需要通過給定DigNum來設(shè)定哪一個攝像頭（ MV_DEV0 / MV_DEV1 / MV_DEV2 / MV_DEV3）。 此函數(shù)在 hWnd上創(chuàng)建一個顯示對象。 此函數(shù)為應(yīng)用窗口創(chuàng)造一個圖片對象。 void digFree(HDIG hDig)。 void graFree(HGRA hGra)。 本課題設(shè)計的軟件系統(tǒng)在對視頻采集卡進行初始化時，首先要設(shè)定四個句柄對象（緩沖區(qū)對象，顯示對象，數(shù)字對象，圖片對象），然后對四個對象進行初始化即完成了對視頻采集卡的初始化，初始化代碼如下： char *ver = sysGetDrvVer()。 m_hDig= digAlloc(MV_DEV0)。 m_hBuf=bufAlloc(640,480,MV_RGB32)。 if(m_hDisp) dispFree(m_hDisp)。 if(m_hDig) digFree(m_hDig)。 void graClear(HGRA hGra, int UpX, int UpY, int LowX, int LowY)。 void digGrabContinuous(HDIG hDig, HBUF hBuf)。