[发明专利]一种视觉循迹四足机器人及其循迹线的特征信息提取算法

说明书

本发明公开了一种视觉循迹四足机器人及其循迹线的特征信息提取算法，包括8自由度的四足步行机器人本体、摄像头模块、上位机模块、下位机模块、舵机，其中四足步行机器人本体采用全肘式的四足机器人串联腿部结构，舵机作为四足步行机器人本体腿部关节的执行机构，摄像头模块设于四足步行机器人本体头部，摄像头模块与上位机模块通过usb连接，上位机模块用于将摄像头模块采集到的视频帧进行实时处理，上位机模块与下位机模块通过串口连接，下位机模块接收上位机模块串口通讯执行步态，上位机模块通过裁剪感兴趣区域的处理方法提高了对黑色循迹线的识别能力，下位机模块的仿生步态循迹策略，提高了四足步行机器人本体的轨迹跟踪效果。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，更具体地说，它涉及一种视觉循迹四足机器人及循迹线的特征信息提取算法。

背景技术

近年来，人工智能快速发展，对机器人的研究也更多的注重于自主化和智能化。各个领域内的机器人都取得了飞速的发展，有水下的深水探测机器人、空中的自主巡航无人机，还有陆地上的轮式、足式巡检机器人等都广泛的应用于生活中的各个方面。对于主要活动在陆地上的人类文明来说，陆地机器人拥有更大的发展需求。面对运动场景足式机器人相对于轮式机器人来讲，有更强的环境适应能力。对于复杂地形的机器人作业，轮式机器人往往不能发挥作用。而基于行走式的四足机器人却可以完成移动等智能任务。在智能化和自动化迅速发展的今天，足式机器人更具备良好的发展前景，能够在巡检、抢险救灾和野外探测等方面发挥更大的作用。为了让机器人能够感知周围环境，实现机器人与环境的智能交互，采集外界特征信息也就成为机器人发展的关键问题。随着计算机处理图像技术的日益成熟，机器视觉成为机器人与环境交互的重大突破口。机器人基于图像信息实现自主化与智能化将成为未来发展的重要趋势。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种视觉循迹四足机器人，其具有实现四足机器人快速、稳定的在直线、弯道轨迹上自主循迹的特点。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种视觉循迹四足机器人，包括8自由度的四足步行机器人本体、摄像头模块、上位机模块、下位机模块、舵机，其中所述四足步行机器人本体采用全肘式的四足机器人串联腿部结构，所述舵机作为所述四足步行机器人本体腿部关节的执行机构，摄像头模块设于所述四足步行机器人本体头部，所述摄像头模块与所述上位机模块通过 usb连接，所述上位机模块用于将所述摄像头模块采集到的视频帧进行实时处理，所述上位机模块与所述下位机模块通过串口连接，所述下位机模块接收所述上位机模块串口通讯执行步态。

进一步地，所述舵机为双轴数字舵机。

进一步地，所述下位机模块为采用Arduino Mega2560开发板的下位机控制器。

进一步地，所述摄像头模块为ZED双目相机。

进一步地，所述上位机模块为戴尔DESKTOP-49A8PFU笔记本。

进一步地，一种循迹线的特征信息提取算法，第一步，将采集到的彩色图像的RGB三分量进行加权平均，得到灰度图像，处理后的图像像素在0-255的范围之中，像素越低则颜色越黑，黑色循迹线相对于白色地板而言，有更低的像素值；

第二步，将灰度图进行二值化处理，通过设定阈值为45灰度值，将低于45灰度值的像素设为1，将高于45灰度值的像素设为0；

第三步，对二值化图像进行去噪处理；

第四步，寻找图像中的黑线轮廓，将轮廓标记于图像之中，对图像进行感兴趣区域的裁剪，将此区域之外的像素值等于0；

第五步，对图像中所有的轮廓进行筛选，将选出的轮廓进行最小外接矩形，最小外接矩形是一个细长的长方形，依据此长方形的几何特征，作为轮廓筛选的依据，得出唯一的黑色循迹线的轮廓信息；