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自主移动机器人 培训教程 全自主移动机器人 深圳市鸥鹏科技有限公司简介 深圳市鸥鹏科技有限公司(Open Technology Ltd) 是一家 专业从事机电一体化和专业机器人创新产品研究、开 发、生产和销售的高新技术企业，开发的具有自主知 识产权的机电一体化和专业机器人集成技术及产品不 仅可以广泛的应用于工业自动化领域，而且还可以广 泛的应用于普通高等院校和职业技术学院的自动化和 机电一体化等相关专业的实训、教学和研究。本手册 主要围绕普通高等院校和职业技术学院的数控原理与 数控技术、专业机器人和控制原理和控制工程等综合 创新实验室的建设来介绍产品，但这些产品并不仅仅 限于教学应用，他们的大多数产品都可以直接应用于 工业领域。 更详细信息请登录： 全自主移动机器人 自主移动机器人简介 Robocup足球机器人世界杯是目前世界上规模最大的智 能机器人联盟。 Robocup中型组足球机器人是目前Robocup足球机器人 比赛中最富挑战性的课题之一，博得许多机器人研究 机构和大学的青睐。 DM-B系列智能机器人系统既能够面向RobotCup中型组 足球机器人竞赛提供一个标准比赛任务。 能够用于如实时计 算机视觉、多机器人协作算法等其 他多种研究。 还可以满足机电，自动控制等课程的教学演示、工程 实训，以提高学生的综合创新能力。 可扩展成工业领域和服务领域的智能无人小车和智能 服务机器人。 全自主移动机器人 DM-B系列智能机器人标准配置 DM-B200:DM-B400: 全自主移动机器人 自主移动机器人整体外形图 全自主移动机器人 自主移动机器人机械模块 机械外壳 驱动轮 全维视觉安装架 踢球机构 传感器安装位 全自主移动机器人 自主移动机器人电气控制模块 直流伺服电机 电源系统 运动控制器 螺线管 全自主移动机器人 自主移动机器人传感器模块 全维视觉 前向视觉 电子罗盘（可选） 红外传感器（可选） 超声波传感器（可选 ） 全自主移动机器人 自主移动机器人使用 接口连线 笔记本启动 机器人上电 硬件模块测试 硬件模块测试 硬件检查 全自主移动机器人 自主移动机器人软件模块 运动控制模块 视觉模块 策略模块 1. Windows XP Professional 操作系统 2. 需要摄像头驱动程序 3. 运动控制动态链接库TML_lib.dll，视觉动 态库omni_vision.dll,决策动态库 decision_making.lib和控制动态库control.lib 。 4. 推荐运行在 PC CPU 800MHz以上，256M 以上内存环境。 软件运行环境: 全自主移动机器人 程序模块划分及工作流程一 运行于BlackGen上的程序从结构上可以分为4个 主要模块： 视觉模块 决策模块 运动控制模块 通信模块 除BlackGen之外，还有一个教练（Coach）程 序用于远程控制和查看当前信息。BlackGen运 行在机器人的笔记本中，Coach运行在场外的 计算机里面，一个Coach程序可以控制多个 BlackGen程序。 全自主移动机器人 程序模块划分及工作流程二 全自主移动机器人 程序模块划分及工作流程三 BlackGen整个进程由5个线程组成： 视觉线程， 决策线程 运动控制线程 通信线程 另外还有一个主线程，它是程序的入口，它先为整个 进程作一些必要的初始化，如：初始化摄像头，读取 配置文件等。然后创建另外4个线程，接着就等待键盘 输入和处理指令，键盘输入的指令有start（开始）， stop（暂停），end（程序结束）。 全自主移动机器人 程序模块划分及工作流程四 全自主移动机器人 视觉模块 全自主移动机器人 视觉模块主要完成以下任务 a) 基于Camera类的视频采集。 b) 基于CBaseVision类及其子类（ CFrontVision和COmniVision）的图像分 析处理。 c) 两个视觉的信息融合（updateWorld函 数）。 全自主移动机器人 基于Camera类的视频采集 Camera类表示摄像头设备，主要用来初始化摄像头和从摄像头中 获得的图像原始数据，通过摄像头获得的是24位RGB格式的图像 数据。RGB（red，green，blue）是在三基色理论基础上开发的相 加混合颜色空间，这也是在图像处理中通常采用的颜色空间，其 中在320240的图像上每个象素点用3个Byte表示其RGB值。主要 采用了directShow技术进行视频捕捉。 Camera类的接口很简单，为了方便使用，只有两个公共函数： bool Init(int dev_num,char *pBuffer); 执行初始化摄像头，在第一次从设备读取图像原始数据（ RGB颜色模式）之前，一定要执行初始化。 第一个参数dev_num表示该设备的在当前操作系统中的枚 举值； 第二个参数pBuffer表示存放图像原始数据的缓冲区，该缓 冲区大小至少为3320240个BYTE。 void CaptureImage(char *pBuffer); 捕捉图像原始数据，参数pBuffer表示存放图像原始数据的 缓冲区。 全自主移动机器人 基于CBaseVision类及其子类的图 像分析处理 软件在识别中使用颜色分割的方法，软件中需要 识别八种颜色，我们通过对H、I、S三个数组都设 成BYTE型，每一为为代表一种颜色，如果某个颜 色分量的某个值属于某中颜色，则对应与该颜色 的此颜色分量数组中的相应位设为1，否则设为0 ，这样通过用某个象素的H、I、S值作为H、I、S 三个数组的索引对三个值进行位与即可得到当前 象素属于的颜色，也成为“8通道”的方法。这样效 率比较高。此部分已经被封装成vision.dll在程序 中通过加载dll实现。其中的大部分文件的源代码 是开放的。 全自主移动机器人 CBaseVision类图像处理的典型步骤 全自主移动机器人 CFrontVision类中图像处理实现过程 全自主移动机器人 两个视觉的信息融合 软件有两个摄像头采集视频，采用的是不同的图像处理方法，因此在 视觉融合方面需要做一些工作。即不论所得的有效信息是从全维视觉 得到还是从前向视觉得到，在决策模块认为是一致的。 bool updateWorld(CFrontVision roleType role; ; 其中cmd为指令（即s和S），role还 没有实际的用途。 全自主移动机器人 运动控制模块 BlackGen机器人采用TECHNOSOFT 公司的 IPM 100运动控制板作为运动 控制器，用来将上位机指令转换为 运动输出。 BlackGen采用运动控制动态链接库 TML_lib.dll来完成对IPM板的控制， 而控制工作主要在ipm类里面实现。 全自主移动机器人 运动控制模块接口说明 主要成员函数： bool Ipm:initIpm() 初始化控制板。 int Ipm:readASPD() 读取实际的左右轮速并把结果保存在R_ASPD和 L_ASPD这两个成员变量中。 bool Ipm:DetectBlock(double lwset, double rwset) 判断机器人的左右轮 是否处在堵转状态，输入为lwset和rwset实际向IPM板发送的左右轮速 。函数给bLBlocking和bRBlocking两个成员变量赋值，这两个变量分 别代表了左右轮是否堵转。 第一个参数lwset为发到IPM板上的左轮速 第二个参数rwset为发到IPM板上的右轮速 bool Ipm:LoadConfig(const char * filename) 读取配置文件，得到初始 化参数。 第一个参数filename为IPM板相关的配置文件，默认为 ipm.cfg void Ipm:axisOff() 让机器人处于poweroff的状态。 void Ipm:axisOn() 让机器人处于poweron的状态。