机器人的视觉.doc

一、机器人的视觉机器人用什么“看”世界呢？各种光电传感器都是它的视觉器官，但是过于简单。视觉信息是当前智能机器人最重要的信息来源。这里我们主要介绍的是更接近人类视觉的摄像头传感器。摄像头是一个独特的装置。在许多时候我们对它的直视地理解就是处理视觉信息。要创建一个摄像头传感器，我们需要摄像头和计算机。这就相当于我们的眼睛和大脑一起工作。摄像头捕捉图像，计算机进行图片处理。如此可知他的准确率更高，而且更能适应环境。让我们制作一台简易的射击机器人吧，它一定会使我们梦想成真！阅读与思考一、 机器人的视觉定义机器人视觉是研究计算机模拟生物宏观视觉功能的科学和技术。通俗地说，就是用机器代替人眼来作测量和判断。典型的机器视觉系统一般包括如下部分：光源、镜头、CCd照相机、图像处理单元（或图像捕捉卡）、图像处理软件、监视器、通信/输入输出单元等。视觉系统的输出并非图像视频信号，而是经过运算处理之后的检测结果，如尺寸数据。如PC和PLC，是失火的检测结果后，指挥运动系统或I/O系统执行相应的控制动作，如定位和分类。机器视觉极适用于大批量生产过程中的测量、检查和辨识，如零件装配完整性、装配尺寸精度、零件加工精度、位置/角度测量、零件识别、特性/字符识别等。其最大的应用行业为汽车、制药、电子与电气、制造、包装/食品/饮料、医学等。如对汽车仪表盘加工精度的检查、高速贴片机上对电子元件的快速定位、对管脚数目的检查、对IC表面印字符的辨识、胶囊生产中对胶囊壁厚和外观缺陷的检查等等。二、 摄像头的原理和特点乐高摄像头的录入频率最高可达30桢/s，一次图像效果让人非常满意。它还有内置的麦克风，用来采集声音。摄像头的借口是容易插拔的USB接口。你可以对摄像头进行编程控制，使它能够检测到光度、物体的运动，甚至颜色的变化。你还可以通过编程利用它做一个自动监控警报器，或只用来录下你不在家时室内发生的事。乐高机器人视觉系统原理如下图所示。乐高摄像头具有以下功能：USB接口（5m长的连线）焦距可调内置麦克风最高速度30桢/s岁大图像尺寸352像素288像素支持多种软件，包括ROBOLAB、LEGO Cam software、MS NetMeeting等等。三、 在ROBOLAB中控制乐高摄像头在任一级别的ROBOLAB编程环境中都可以使用乐高摄像头。当需要使用时，可以打开一个多媒体窗口，来显示摄像头中看到的图像。摄像头的接头必须连接在电脑的USB接口上，摄像头本身可以在女装在任何地方，包括运动的机器人上面，或只固定在桌子上。由于摄像头是与电脑相连的，所以它的位置和运动都要受到它的电缆长度地限制。摄像头看到的图像通过电缆传输到影像中心的窗口中。无论RCX是否运行，摄像头上看到的图像都是不停的更新的。摄像头是唯一不与RCX直接相连的传感器，因为RCX无法直接处理图像，只能借助计算机将摄像头捕捉的图像转变成一个数字/摄像头传感器的值，然后将这个值保存到红、黄、蓝容器中，通过编程将数据传到RCX中。图像处理过程如下图所示进行编程，将数据下载到RCX中，然后完成相应的任务利用摄像头捕捉图象进行图象处理并将数据保存到容器中ROBOLAB提供了8种图像处理方法实践与思考活动一、设计射击机器人制作一个简易的射击机器人。要求:以摄像头作为眼睛，计算机作为大脑，RCX作为小脑，进行图片处理，寻找最亮点（靶心），并执行射击。使用器材清单：PC电脑 一台乐高微电脑RCX 一个 乐高普通马达 三个乐高摄像头传感器一个乐高积木 若干1、利用乐高积木搭建一个可以水平和垂直旋转（不超过180度）的结构。水平和垂直执行机构各使用一个马达。思考：如何控制水平和垂直执行结构的旋转速度？2、在此结构前端固定乐高摄像头。3、在此结构顶端设计一个发射结构（可以利用弹簧，皮筋，气动等），用来发射“子弹（最小块乐高积木）”。使用一个乐高马达。右侧为参考图。4、另准备一个大一些的包装纸盒，将其一面设计成靶环形状。思考：发射结构的角度怎样才能达到最好的效果？5、在PC机上使用ROBOLAB编制和调试程序。（1）整体程序（2）水平寻找最亮点思考：容器中为何减去160？（3）垂直寻找最亮点思考：分支结构中为何设定-10到10之间？高级马达应用图标怎样控制马达能量？（4）射击执行机构（5）视觉中心需找最亮点红色容器为最亮点像素值，蓝色容器为最亮点垂直坐标（Y），黄色容器为最亮点水平坐标（X）。思考：红黄蓝容器在图像处理方法3种表示什么含义？6、利用射击机器人组织