呂值敏，萬(wàn) 軍

（1.重慶城市職業(yè)學(xué)院 信息工程系，重慶 402160；2.重慶科創(chuàng)職業(yè)學(xué)院 信息與機(jī)電工程學(xué)院，重慶 402160）

科學(xué)技術(shù)不斷應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐之中，也走入到我們的社會(huì)生活之中。未來(lái)社會(huì)是一個(gè)無(wú)人化的趨勢(shì)，這個(gè)趨勢(shì)是以智能機(jī)器人為基礎(chǔ)的。我們通過(guò)嘗試設(shè)計(jì)一款機(jī)器人，使其既有視覺(jué)目標(biāo)動(dòng)態(tài)跟蹤的功能，為智能掃地機(jī)器人進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，解決亂撞、迷路等問(wèn)題，更好服務(wù)于我們的生活。

1 基于stm32移動(dòng)機(jī)器人目標(biāo)動(dòng)態(tài)追蹤的研究背景以及意義

1.1 對(duì)stm32移動(dòng)機(jī)器人的目標(biāo)動(dòng)態(tài)追蹤進(jìn)行研究的背景

不斷更新與發(fā)展的智能科技推動(dòng)的人類(lèi)社會(huì)不斷進(jìn)步，當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)是用智能機(jī)器人代替人類(lèi)勞動(dòng)力。對(duì)外部環(huán)境的適應(yīng)力差是當(dāng)前最智能化的機(jī)器人的不足之處的表現(xiàn)，也是智能機(jī)器人發(fā)展的重要瓶頸。各類(lèi)傳感器的應(yīng)用，如傳感器視覺(jué)化的應(yīng)用，傳感器語(yǔ)音化的應(yīng)用，大大提高了智能機(jī)器人的感知能力對(duì)外界環(huán)境的感知。其中一個(gè)熱點(diǎn)研究就是視覺(jué)傳感器的研究，其中最為重要的是基于視覺(jué)機(jī)器人的跟蹤技術(shù)。模擬人類(lèi)視覺(jué)的視覺(jué)傳感器可以使機(jī)器人像人類(lèi)一樣獲得外界包括具有形狀，姿態(tài)，位置運(yùn)動(dòng)等外界環(huán)境中的幾何信息等豐富的信息，從而使機(jī)器人對(duì)獲得的信息進(jìn)行決策判斷。從機(jī)器人技術(shù)在視覺(jué)的發(fā)展情況來(lái)看，進(jìn)行信息的采集，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)是通過(guò)機(jī)器人的攝像頭來(lái)進(jìn)行的，群主傳說(shuō)識(shí)別等過(guò)程是在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行的，從以上的觀點(diǎn)來(lái)看，智能機(jī)器人的研究，至關(guān)重要的一點(diǎn)是基于視覺(jué)的研究，以及跟蹤技術(shù)的研究。

1.2 對(duì)stm32移動(dòng)機(jī)器人的目標(biāo)動(dòng)態(tài)追蹤進(jìn)行研究的意義

技術(shù)水平仍然不夠成熟的視覺(jué)識(shí)別跟蹤的機(jī)器人技術(shù)是我們目前仍然要攻克的難關(guān)。機(jī)器人相對(duì)于人來(lái)說(shuō)，比較困難的事情是機(jī)器人通過(guò)攝像頭來(lái)感知和準(zhǔn)確理解周?chē)h(huán)境。因?yàn)闄C(jī)器人永遠(yuǎn)是機(jī)器，而不是人，也許隨著科學(xué)的發(fā)展，它能像人一樣的靈動(dòng)，但是這個(gè)靈動(dòng)是建立在高強(qiáng)度的研究之上。從生物醫(yī)學(xué)角度考慮，通過(guò)身體器官，做到對(duì)周?chē)挛餃?zhǔn)確的識(shí)別與感知是人眼的功能，是視覺(jué)感知。要讓機(jī)器人模擬人類(lèi)進(jìn)行感知，進(jìn)行視覺(jué)上的感知并對(duì)周?chē)挛餃?zhǔn)確識(shí)別與感知和作出判斷，這是人類(lèi)長(zhǎng)期以來(lái)的夢(mèng)想，并且是一個(gè)長(zhǎng)期工研的難關(guān)。目前已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用的是運(yùn)用視覺(jué)功能的家政服務(wù)方面的機(jī)器人。但是高效的清掃不能在一些復(fù)雜的條件下進(jìn)行，清掃過(guò)程之中，仍然出現(xiàn)迷路以及亂撞的問(wèn)題。目標(biāo)識(shí)別與跟蹤是建立在彩色視覺(jué)采集方法的基礎(chǔ)上，可以為我們研究和開(kāi)發(fā)機(jī)器人上提供重要的參考。如果這個(gè)難關(guān)得以攻破，那么，我們就可以進(jìn)行對(duì)未開(kāi)發(fā)地區(qū)的開(kāi)發(fā)，也可以進(jìn)行高危險(xiǎn)地區(qū)的作業(yè)。

2 stm32移動(dòng)機(jī)器人的目標(biāo)動(dòng)態(tài)追蹤的研究情況

對(duì)于stm32移動(dòng)機(jī)器人，我們主要研究研究移動(dòng)機(jī)器人本身的框架，系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，軟件程序設(shè)計(jì)，電路板焊接與程序調(diào)試等內(nèi)容。通過(guò)對(duì)這些進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)出一款可對(duì)某一確定目標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別定位和平穩(wěn)跟蹤的移動(dòng)機(jī)器人，更好服務(wù)于我們生產(chǎn)生活。

2.1 stm32移動(dòng)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)框架

stm32控制器的四輪平衡小車(chē)目標(biāo)動(dòng)態(tài)跟蹤系統(tǒng)組成了stm32移動(dòng)機(jī)器人的基本結(jié)構(gòu)框架，按照需求設(shè)計(jì)了相關(guān)外圍核心硬件電路系統(tǒng)，硬件電路的調(diào)試以及系統(tǒng)的軟件算法是它的具體內(nèi)容。

2.2 stm32移動(dòng)機(jī)器人的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

實(shí)現(xiàn)機(jī)器人動(dòng)態(tài)目標(biāo)跟蹤功能完整的關(guān)鍵是stm32控制器之間的協(xié)調(diào)，相關(guān)外圍模塊的工作參數(shù)，以及機(jī)器人的穩(wěn)定性。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行分析，最終使用開(kāi)發(fā)環(huán)境設(shè)計(jì)系統(tǒng)電路原理和pcb圖進(jìn)行最優(yōu)設(shè)計(jì)方案的擬定。目標(biāo)信息采集模塊，紅外規(guī)避模塊，液晶顯示模塊，是外部電路的組成部分。

2.3 stm32移動(dòng)機(jī)器人的程序軟件設(shè)計(jì)

直走暫停轉(zhuǎn)換三種運(yùn)動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的跟蹤是四輪機(jī)器人通過(guò)平衡小車(chē)系統(tǒng)對(duì)不同顏色的目標(biāo)進(jìn)行目標(biāo)跟蹤的基礎(chǔ)。為了使機(jī)器人對(duì)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤的目實(shí)現(xiàn)移動(dòng)，我們對(duì)處理算法識(shí)別和定位目標(biāo)和圖像采集進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，并編寫(xiě)相關(guān)程序進(jìn)行調(diào)整調(diào)電機(jī)脈沖寬度程序，控制小車(chē)平穩(wěn)快速的運(yùn)動(dòng)。

2.4 stm32移動(dòng)機(jī)器人的電路板焊接與程序調(diào)整

我們?cè)谔峁┑馁Y源的基礎(chǔ)上進(jìn)行了pcb原理圖處理，硬件電路板的制作與焊接，合適的供電系統(tǒng)和下載線，組裝小車(chē)各模塊，在這個(gè)基礎(chǔ)上，目標(biāo)跟蹤控制程序的調(diào)試是在iar系統(tǒng)平臺(tái)上。

3 結(jié)束語(yǔ)

我們進(jìn)行研究stm32移動(dòng)機(jī)器人的目標(biāo)動(dòng)態(tài)追蹤情況，旨在設(shè)計(jì)出一款具有明朗簡(jiǎn)潔的系統(tǒng)硬件，邏輯性強(qiáng)、效率高的軟件算法框架，實(shí)用優(yōu)惠的低廉成本的移動(dòng)機(jī)器人，適應(yīng)無(wú)人大生產(chǎn)時(shí)代的發(fā)展要求，使我們享受輕松、愉快、低廉、便利的生活。