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——智能环保卫士机器人白色垃圾拾取系统.doc
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——智能环保卫士机器人白色垃圾拾取系统.doc
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摘 要
本文设计了基于数字图像处理和远程控制的智能环保卫士机器人白色
垃圾拾取系统。
设计了基于数字图像处理技术的智能白色垃圾识别系统,采用 CMOS 数
字图像传感器识别白色垃圾;采用以太网通信技术同 Internet 联网,实现
双向互通;设计了斩波恒流细分步进电机驱动方案,驱动机器人拾取和回收
目标垃圾;软件上采取了模糊 PID 算法,实现灵活的机器人控制;设计了最
优化的垃圾搜寻路线确定算法,使机器人高效快捷地寻找目标垃圾。
系统采用数字图像处理技术对白色垃圾图像进行识别,运用模糊 PID 算
法的舵机系统控制电机驱动部分,采用步进电机对目标垃圾进行拾取和回收,
同时,根据服务性机器人的特点及需求,采用无线以太网接入 Internet 网,
对机器人进行智能远程操控。
基本完成了环保卫士机器人的车体和电路部分,实现了白色垃圾的识别、
拾取和回收功能。
基于数字图像处理技术结合以太网通信技术的环保机器人代替手动人
力清扫白色垃圾的方案是可行的。
关键词:以太网通信;PID 模糊算法;图像采集;环保机器人
Abstract
This article is designed based on digital image processing,
intelligent robots instead of manual cleaning of human waste in public
places of the white system.
Identification based on digital camera technology to identify the
white trash, after identification by servo control to pick up on
garbage and recycling targets and, based on the characteristics of
service robots and demand, not through the operation of the hardware
design to realize The Internet connection and intelligent control.
The system uses image recognition technology, and special images of
white trash image recognition algorithm; with Ethernet networking
technology with the Internet, and wireless intelligent robot control;
fuzzy PID algorithm designed out precision, stability of the rudder
machine control system.
The test and data analysis, the identification process of the white
trash, white trash on the identification of more accurate to meet the
needs of ordinary people; and in trials, intelligent robot work
environment fast response, you can achieve clean and efficient
environment.
Based on the digital camera recognition technology to identify the
white trash, Ethernet communication technology control the
environmental robot system is feasible.
Keywords: Ethernet; PID Fuzzy algorithm; Image Acquisition
Environmental Robots
目 录
摘 要 ...........................................................I
目 录 ...........................................................I
第一章 绪论 ...................................................1
1.1 本系统设计的意义 .........................................1
1.2 环保机器人我国的发展前景.................................1
1.3 国内外技术水平比较分析 ...................................2
1.4 环保机器人在我国发展趋势.................................2
1.5 论文结构 .................................................3
第二章 环保机器人系统分析以及硬件设 ...........................4
2.1 系统功能 .................................................4
2.2 系统组成 .................................................4
2.3 系统介绍 .................................................6
2.3.1 主控器模块..........................................7
2.3.2 图像采集模块........................................7
2.3.3 通信模块...........................................11
2.3.4 电机模块...........................................15
2.3.5 舵机模块...........................................16
2.3.6 电源模块...........................................18
第三章 系统软件设计 ..........................................20
3.1 系统软件工作流程 ........................................20
3.1.1 HCS12X(图像采集及处理)工作流程 ..................20
3.1.2 XGATE(电机控制及以太网通信)工作流程 .............23
3.2 系统软件实现及算法分析..................................24
3.2.1 图像采集系统及数据处理 ............................24
3.2.2 提高系统的工作速率 ................................27
第四章 试验及数据分析 ........................................28
4.1 模糊 PID 控制在电机中的试验..............................28
4.2 以太网通信试验数据......................................29
4.2.1 站点数目( N) 对通信延迟的影响......................29
4.2.2 通信速率对通信延迟的影响...........................30
4.2.3 改善以太网实时特性 ................................31
4.3 数据结果分析 ............................................32
结 束 语 .......................................................33
参考文献 ........................................................I
致 谢 .........................................................I
第一章 绪论
1.1 本系统设计的意义
本系统设计出了一个能在特定场所,按高效的路径进行搜索,实现预定
垃圾搜索识别,然后拾取目标垃圾的环保智能小车。实现智能机器人代替手
动人力来对街道、公园等大中小型平面场所的白色垃圾的清洁环保工作。
1.2 环保机器人我国的发展前景
目前市场上销售的保洁机器人有北京利而浦电器有限责任公司的福玛
特保洁机器人、浙江海星电子科技有限公司的HA C-2智能吸尘器、深圳银星
智能电器有限公司的kv8家用清洁机器人、台湾公司的QQ-2保洁机器人、上
海罗宝公司的罗宝智能吸尘器机器人等。服务机器人在家庭中的应用是其发
展的一个重要方向,势必涉及到智能传感器单元的应用、通信协议接口、无
线通信网络等技术,这也是服务机器人技术在广义上的应用,并有可能带动
服务机器人在家用领域的产业应用。
国内,以海尔和联想牵头成立的网络家电组织都推出了其实施应用的标
准和规范,如海尔集团、清华同方、中国网通等发起组建了家庭网络标准产
业联盟~e家佳(IT on Home),并由海尔集团推出了“卡萨帝”(Casarte)品
牌的U—Home网络家电产品。
环保机器人是现今科技应用领域的朝阳产业,在未来的服务性机器人发
展领域中前景广阔,有待进一步大力推广和实现。
1.3 国内外技术水平比较分析
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