[实用新型]一种网络摄像头的移动机器人目标追踪平台

说明书

技术领域

该实用新型涉及一种网络摄像头的移动机器人目标追踪平台，属于电子技术、传感技术和计算机技术等领域。 

背景技术

近年来，出现了各类智能的移动机器人平台。虽然这些平台各具特色，但是它们无法满足可重构性、可扩展性、可移植性和廉价性这些准则的要求。一些平台是由资源受到严格限制的简易移动机器人搭建起来的。它们缺少足够强的计算能力和足够多的传感器进行准确的导航或者实现期望的图像处理和协作算法。这些平台包括MicaBot 、CotsBot 、Robomote 机器人以及商业化的Khepera 机器人；一些平台基于全套的商用机器人，它们缺乏可重构性并且在构建多移动机器人网络时价格昂贵。这些平台包括Pioneer移动机器人和麻省理工学院的移动车平台。因此，出于各方面的原因，智能移动机器人研究平台难以在一般的科研机构或实验室普及。 

发明内容

针对现有技术的缺点，本实用新型的目的是提出一种低成本、可移植性强、有足够计算能力和一定数量传感器的QuickCam网络摄像头的移动机器人目标追踪平台。该移动机器人目标追踪平台包括硬件架构和软件系统。 

一种网络摄像头的移动机器人目标追踪平台硬件部分主要包括Hokuyo LRF URG-04LX激光测距仪(1)、上层有机玻璃挡板(2)、右支撑架(3)、中层挡板(4)、下层挡板(5)、移动机器车iRobot Create (6)、右车轮(7)、Fitpc2供电电源(8)、左车轮(9)、冷却风扇(10)、微型计算机Fitpc2 (11)、左支撑架(12)和Logitech QuickCam Pro 5000网络摄像头(13)。移动机器车iRobot Create (6)设有左右两根支撑架(12、3)，它们将上层玻璃挡板(2)、中层玻璃挡板(4)和下层玻璃挡板(5)垂直连接并固定在移动机器车iRobot Create (6)上。Hokuyo LRF URG-04LX激光测距仪(1)固定在上层有机玻璃挡板(2)上，它的测量范围在20mm到4094mm之间，扫描范围240⁰,扫描速率100 ms/scan，距离精确度±3%，角分辨率为0.36⁰；固定在中层有机玻璃挡板(4)上的是Logitech QuickCam Pro 5000网络摄像头(13)，它采用的是广角镜头，需要手动对焦。摄像头能提供最高30万像素，另外彩色图像最大分辨率是640×480，最大帧频30fps；固定在中层有机玻璃挡板(4)和下层玻璃挡板(5)之间，下层玻璃挡板(5)和移动机器车iRobot Create (6)之间的是两台微型计算机Fitpc2 (11)。这是一种轻巧的计算机，能运行Windows和Linux两种操作系统。由于微型计算机Fitpc2 (11)内部没有散热风扇，无法散热。因此为其配备一台冷却风扇(10)，使其能长时间工作。冷却风扇(10)固定在移动机器车iRobot Create (6)上；移动机器车iRobot Create (6) 是一个商业化的移动平台。通过它的串口可以读到传感器数据，并且可以使用iRobot Roomba 开放接口协议发送对马达的控制命令。 

一种网络摄像头的移动机器人目标追踪平台软件部分由机器人操作系统(Robot Operating System, ROS)构成。这是一种开源的元操作系统，它提供的服务包括硬件抽象、低端设备控制、常用函数实现、进程之间的信息传输以及软件包管理。 

ROS有两个基本的部分，一部分是ROS的核心部分，它的基本功能是可以跟一台带有无线通信功能(如Wi-Fi)并运行ROS操作系统的电脑进行无线通信，并能利用外部带有无线通信功能的计算机远程遥控移动机器人进行运动。另一个部分的程序包是整个ROS社区共享的开源代码。ROS社区指的是所有使用ROS操作系统的个人、研究团体和科研院所都可以将代码发布到网上的ROS社区中。并且这些代码可以很容易的下载并移植到其他使用ROS操作系统的移动机器人平台或传感器平台上。利用这些开源代码就能在这个平台上实现目标检测、目标追踪、目标识别、定位、建图以及自动导航等功能。 

ROS的网络结构包括外部计算机网络(41)、无线通信(43)和移动机器人车载计算机网络(27)。外部计算机网络(41)内的计算机通过以太网(42)连接。外部计算机网络(41)和移动机器人车载计算机网络(27)之间通过无线局域网连接。外部计算机网络(41)中的每台计算机都处理计算量很大的不同任务，如机器视觉、语音识别、目标检测等。