仿人机器人嵌入式视觉系统和决策系统

摘要

仿人机器人是近年来人工智能与自动化领域研究的热点问题之一,仿人机器人就是具有一定的决策和行动能力,能够自主或半自主的完成一系列的指令。鉴于其特点,该类机器人可以帮助人类完成一些危险或繁重的工作,被应用到了家政服务、扑灭火灾、高空作业、深井探测、国防军事等多个领域中。
　　本文以HIT-II型仿人机器人为硬件基础,主要研究和设计了仿人机器人嵌入式视觉系统和决策系统。本文首先分析了HIT-II型仿人机器人的硬件和软件的体系结构。HIT-II型仿人机器人的嵌入式视觉系统以摄像头和PDA为硬件基础,通过安装在头部的摄像头来获取图像信息,将图像信息传给PDA来进行处理,最终达到感知周围环境和识别目标的目的,为下一步机器人做出决策提供信息上的支持。决策系统以MR3024控制器为硬件基础,该系统使机器人在射门时能够快速的找到球,接近球,并进行射门动作,也使机器人在守门可以更早的发现球并做出预判。嵌入式视觉系统和决策系统相互协调配合工作,使机器人完成图像的处理和目标的工作,进而完成在机器人足球比赛中的守门和射门任务。
　　接着本文叙述了嵌入式视觉系统的研究与实现。嵌入式视觉系统是整个系统的基础,系统的执行效率在很大程度上是由它所决定。该系统实现了目标像素的提取、图像的分割和目标的定位等功能。为了满足比赛的要求,该系统具有很强的实时性和准确性。该视觉系统采用了HSI颜色空间,采用了一种基于K均值聚类识别算法和基于单目视觉的目标定位算法,取得了较好的实际效果。
　　最后本文叙述了决策系统的研究与实现。决策系统是整个系统的核心部分,由一系列的决策算法组成。决策系统使用嵌入式视觉系统提供的图像和目标信息来为机器人做出决策并做出动作规划。决策系统基于有穷自动机理论设计,根据机器人在比赛中需要完成的任务,总结出了状态的转化过程,并建立了相应的有穷自动机模型。最后根据有穷自动机模型设计出了相应的算法,帮助机器人做出决策并完成动作规划,使机器人在比赛中顺利的完成相应的动作。