嵌入式系統(tǒng)在機(jī)器人視覺(jué)中的應(yīng)用嵌入式課程設(shè)計(jì)-展示頁(yè)
2025-06-26 00:58本頁(yè)面
【正文】 是嵌入式微處理器S3C44B0X、uC/OSII操作系統(tǒng)。選擇uC/OSII作為本次研究的重點(diǎn)，是由于它占用空間少，執(zhí)行效率高，實(shí)時(shí)性能優(yōu)良，并且針對(duì)新處理器的移植相對(duì)簡(jiǎn)單。具體來(lái)說(shuō)，就是根據(jù)本課題的要求，完成嵌入式微處理器的選型、存儲(chǔ)系統(tǒng)、圖像采集模塊和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的設(shè)計(jì)等。研究成果可推廣到其他小型和微型機(jī)器人的視覺(jué)引導(dǎo)、智能交通、視覺(jué)監(jiān)控產(chǎn)品、智能玩具等領(lǐng)域，具有廣闊的發(fā)展空間和應(yīng)用前景。同人類視覺(jué)系統(tǒng)的作用一樣，機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)賦予機(jī)器人一種高級(jí)感覺(jué)機(jī)構(gòu)，使得機(jī)器人能以“智能”和靈活的方式對(duì)其周圍環(huán)境做出反應(yīng)，目的是要通過(guò)圖像定位、圖像理解，向機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)反饋目標(biāo)或自身的狀態(tài)與位置信息。這次課題的研究目的是開(kāi)發(fā)出一個(gè)較為通用的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)，進(jìn)行嵌入式操作系統(tǒng)的研究和移植，并將其應(yīng)用于機(jī)器人視覺(jué)導(dǎo)航中，從而實(shí)現(xiàn)智能機(jī)器人跟蹤 簡(jiǎn)單場(chǎng)景中的靜止目標(biāo)。 盡管在目前硬件和軟件技術(shù)條件下，機(jī)器人視覺(jué)功能還處于初級(jí)水平，但其潛在的應(yīng)用價(jià)值引起了世界各國(guó)的高度重視。加拿大 UBC 大學(xué)的Stephen 和David 通過(guò)特征跟蹤來(lái)實(shí)現(xiàn)基于三目視覺(jué)的定位與地圖構(gòu)造。 各國(guó)的研究人員們?cè)O(shè)計(jì)出了各種各樣的移動(dòng)機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)，并在各自的移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)上做了很多研究工作。 進(jìn)入20世紀(jì)80年代后,隨著人工智能、并行處理和神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)等學(xué)科的發(fā)展，促進(jìn)了機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)的實(shí)用化，機(jī)器人視覺(jué)的研究經(jīng)歷了從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H應(yīng)用的發(fā)展階段。到了20世紀(jì)70年代，已經(jīng)可以認(rèn)識(shí)某些加工部件。從20 世紀(jì)60 年代開(kāi)始，人們便著手研究機(jī)器人的視覺(jué)系統(tǒng)。本課程設(shè)計(jì)要求是開(kāi)發(fā)一種通用的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái), 進(jìn)行操作系統(tǒng)的移植和圖像匹配等算法的研究, 并將其應(yīng)用于移動(dòng)機(jī)器人的視覺(jué)導(dǎo)航。嵌入式系統(tǒng)在機(jī)器人視覺(jué)中的應(yīng)用一、 設(shè)計(jì)要求 3二、 設(shè)計(jì)作用與目的 3 3 4三、 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 4 4 4 4 4 4 機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)極其組成 5 機(jī)器人視覺(jué)中的圖像處理技術(shù) 5四、系統(tǒng)硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì) 6 6 系列微處理器的選擇 7 存儲(chǔ)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 7 S3C44B0X 微處理器存儲(chǔ)系統(tǒng)的特征 7 存儲(chǔ)系統(tǒng)的配置 7 圖像采集模塊 8 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 9五、機(jī)器人視覺(jué)的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 軟件系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 10 圖像采集軟件模塊 11 JPEG300 數(shù)碼相機(jī)的時(shí)序與驅(qū)動(dòng) 11 圖像采集驅(qū)動(dòng)程序 12 圖像處理軟件模塊 13 JPEG 圖像壓縮與解壓縮 13 15 圖像處理模塊的設(shè)計(jì) 16 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制軟件模塊 16六、仿真調(diào)試分析 17七、設(shè)計(jì)中的問(wèn)題及解決方法 17八、嵌入式系統(tǒng)學(xué)習(xí)心得 18九、參考文獻(xiàn) 18 嵌入式系統(tǒng)在機(jī)器人視覺(jué)中的應(yīng)用 設(shè)計(jì)要求 嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，并且軟硬件可裁剪，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)在機(jī)器人研究領(lǐng)域中的一項(xiàng)重要應(yīng)用。 設(shè)計(jì)作用與目的 機(jī)器人視覺(jué)是一門(mén)新興的發(fā)展迅速的學(xué)科。一開(kāi)始只能識(shí)別平面上的類似積木的物體。由于視覺(jué)系統(tǒng)的信息量極大，處理這些信息的硬件系統(tǒng)十分龐大，花費(fèi)的時(shí)間也很長(zhǎng)，所以無(wú)法應(yīng)用于實(shí)際。從簡(jiǎn)單的二值圖像處理到高分辨率多灰度的圖象處理，從一般的二維信息處理到三維視覺(jué)機(jī)理以及模型和算法的研究都取得了很大的進(jìn)展。美國(guó)CMU 等人研制的第二代博物館導(dǎo)游機(jī)器人Minerva，基于雙目視覺(jué)通過(guò)搜索并識(shí)別室內(nèi)天花板上的吊頂來(lái)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)導(dǎo)航。美國(guó)MIT的Margritt 基于全景視覺(jué)的路標(biāo)識(shí)別來(lái)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)機(jī)器人定位。發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)、日本、德國(guó)、法國(guó)等都投入了大量的人力物力進(jìn)行研究，近年來(lái)已經(jīng)在機(jī)器人視覺(jué)的某些方面獲得了突破性的進(jìn)展，機(jī)器人視覺(jué)在實(shí)際車輛上的應(yīng)用也已初現(xiàn)端倪，在車輛安全技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)等應(yīng)用中也越來(lái)越顯示出其重要價(jià)值。開(kāi)發(fā)出這樣一個(gè)系統(tǒng)，可以進(jìn)行嵌入式操作系統(tǒng)、機(jī)器人視覺(jué)和導(dǎo)航技術(shù)，以及機(jī)器人的智能控制技術(shù)的研究。目前，機(jī)器人視覺(jué)相關(guān)研究工作已經(jīng)在各個(gè)高校得到了廣泛地開(kāi)展，如何在機(jī)器人研究中采用新技術(shù)、新方法，提高科技創(chuàng)新能力，已經(jīng)成為研究重點(diǎn)。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 重點(diǎn)理解嵌入式微處理器的特點(diǎn)和使用方法，完成以嵌入式微處理器為中心的硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。 主要研究uC/OSII嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核結(jié)構(gòu)特性，并完成其在S3C44B0X微處理器上的移植，從而搭建一個(gè)完善的嵌入式系統(tǒng)軟件平臺(tái)。 機(jī)器人視覺(jué)軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括系統(tǒng)初始化軟件模塊、圖像采集軟件模塊、圖像處理軟件模塊、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制軟件模塊、數(shù)據(jù)通信軟件模塊等。 機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)極其組成 機(jī)器人視覺(jué)是要通過(guò)圖像定位、圖像理解，向機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)反饋目標(biāo)或自身的狀態(tài)與位置信息。 圖像輸入部分（負(fù)責(zé)獲取外界物體的光信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)，進(jìn)而轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，
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