《科技创新与品牌》杂志社奇思妙想

可追踪型助老助残服务机器人

  一、基本思路和制作过程
  笔记本电脑为整个系统的控制核心和中央枢纽,负责传感器信号处理分析、图像识别以及履带底盘车的运动控制。以arm控制板为履带底盘的控制核心,通过PWM信号控制电调从而控制两个电机转速,其与笔记本之间通过无线串口通信,交换信息。

助老助残服务机器人


  当无线遥控模接收到服务对象的命令,信号经单片机消抖处理之后通过串口传送给笔记本电脑并触发搜寻程序;摄像头的图像传回笔记本,使用opencv库函数处理,经过灰度化、二值化、边缘检测、筛选四边形等一系列处理,识别出视野中出现的二维码,之后用二维码的中心坐标通过解三角形计算出二维码与摄像头主光轴之间的夹角,然后在一定运动控制算法指导下,向履带底盘发出运动指令,码盘、陀螺仪实时反馈经由arm处理,形成闭环控制,实现精准移动;当服务对象移动后,在冗余和误差算法控制下重复执行上述一系列过程,实现跟踪移动目标的任务。
  二、功能、结构及设计要点
  这是一个服务于老年人与残疾人的可主动追踪多功能服务机器人,当服务对象有需求时或者外界条件达到要求时,即可触发机器人开始搜寻与跟踪服务对象。
  具体来讲,老年人、残疾人的生活必备品可放置在机器人身上,在需要的时候(如手机响了或者到点该吃药了),机器人会自主搜索跟踪,并将物品移送到服务对象方便取得的位置。这个功能在很大程度上可以对听力下降、腿脚不便、记忆力不佳的老年人或残疾人的日常生活起到帮助作用。该机器人设计了百宝箱,用于放置着老人最常用的物品(如药盒、手机、钥匙、饭卡、收音机等)。机器人可以直接移动到老人身边,老人伸手即可拿到需要使用的物品,而无需通过复杂昂贵的机械臂抓取递送。
  平时机器人处于休眠状态,当服务对象用遥控器呼叫或者外界条件达到时,即可使器人启动,通过计算机视觉寻找服务对象。视觉识别基于opencv库,通过服务对象身上的某些特征来识别目标,然后根据摄像头成像原理分析目标的方位并估计大致距离,并反馈闭环控制小车移动。当服务对象出现在机器人视野中,就可以得到他们需要的物品。
  三、创新性和实用性
  1. 如果机器人一开始就处在被障碍物遮挡的情况,需要尽快通过定位技术手段锁定目标,而后,在机器人向目标行进的过程当中,由于目标的不断移动以及障碍物的出现,需要重复刚开始的“盲搜”过程,直至最终捕捉到目标。这里的技术难点是要求机器人在有障碍物的遮挡下进行快速“盲搜”。而关于障碍提醒指的是在户外机器人跟随服务对象行进时,可对前方五米以内的障碍进行提醒,这里的技术难点是障碍物的定义,需要在机器人中置入日常生活经验常识。
  2.在国内首次通过二维码来定位服务对象与自动引导返回原位。
  3.通过无线摄像等技术,亲朋好友可以通过手机来观看机器人服务时的视频。              

                        责编/刘成成