[發明專利]一種視覺循跡四足機器人及其循跡線的特征信息提取算法

在審

• 申請號: 202110488565.9
• 申請日: 2021-05-06
• 公開（公告）號: CN113139987A
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 趙若楠;邵雪卷;韓濤;曹瑞;張江民;梁曉軍;張弛
• 申請（專利權）人: 太原科技大學
• 主分類號: G06T7/246
• 分類號: G06T7/246;G06T7/73;G06K9/46;B25J9/16
• 代理公司: 廣東有知貓知識產權代理有限公司 44681
• 代理人: 張歡

本發明公開了一種視覺循跡四足機器人及其循跡線的特征信息提取算法，包括8自由度的四足步行機器人本體、攝像頭模塊、上位機模塊、下位機模塊、舵機，其中四足步行機器人本體采用全肘式的四足機器人串聯腿部結構，舵機作為四足步行機器人本體腿部關節的執行機構，攝像頭模塊設于四足步行機器人本體頭部，攝像頭模塊與上位機模塊通過usb連接，上位機模塊用于將攝像頭模塊采集到的視頻幀進行實時處理，上位機模塊與下位機模塊通過串口連接，下位機模塊接收上位機模塊串口通訊執行步態，上位機模塊通過裁剪感興趣區域的處理方法提高了對黑色循跡線的識別能力，下位機模塊的仿生步態循跡策略，提高了四足步行機器人本體的軌跡跟蹤效果。

技術領域

本發明涉及機器人技術領域，更具體地說，它涉及一種視覺循跡四足機器人及循跡線的特征信息提取算法。

背景技術

近年來，人工智能快速發展，對機器人的研究也更多的注重于自主化和智能化。各個領域內的機器人都取得了飛速的發展，有水下的深水探測機器人、空中的自主巡航無人機，還有陸地上的輪式、足式巡檢機器人等都廣泛的應用于生活中的各個方面。對于主要活動在陸地上的人類文明來說，陸地機器人擁有更大的發展需求。面對運動場景足式機器人相對于輪式機器人來講，有更強的環境適應能力。對于復雜地形的機器人作業，輪式機器人往往不能發揮作用。而基于行走式的四足機器人卻可以完成移動等智能任務。在智能化和自動化迅速發展的今天，足式機器人更具備良好的發展前景，能夠在巡檢、搶險救災和野外探測等方面發揮更大的作用。為了讓機器人能夠感知周圍環境，實現機器人與環境的智能交互，采集外界特征信息也就成為機器人發展的關鍵問題。隨著計算機處理圖像技術的日益成熟，機器視覺成為機器人與環境交互的重大突破口。機器人基于圖像信息實現自主化與智能化將成為未來發展的重要趨勢。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種視覺循跡四足機器人，其具有實現四足機器人快速、穩定的在直線、彎道軌跡上自主循跡的特點。

為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：

一種視覺循跡四足機器人，包括8自由度的四足步行機器人本體、攝像頭模塊、上位機模塊、下位機模塊、舵機，其中所述四足步行機器人本體采用全肘式的四足機器人串聯腿部結構，所述舵機作為所述四足步行機器人本體腿部關節的執行機構，攝像頭模塊設于所述四足步行機器人本體頭部，所述攝像頭模塊與所述上位機模塊通過 usb連接，所述上位機模塊用于將所述攝像頭模塊采集到的視頻幀進行實時處理，所述上位機模塊與所述下位機模塊通過串口連接，所述下位機模塊接收所述上位機模塊串口通訊執行步態。

進一步地，所述舵機為雙軸數字舵機。

進一步地，所述下位機模塊為采用Arduino Mega2560開發板的下位機控制器。

進一步地，所述攝像頭模塊為ZED雙目相機。

進一步地，所述上位機模塊為戴爾DESKTOP-49A8PFU筆記本。

進一步地，一種循跡線的特征信息提取算法，第一步，將采集到的彩色圖像的RGB三分量進行加權平均，得到灰度圖像，處理后的圖像像素在0-255的范圍之中，像素越低則顏色越黑，黑色循跡線相對于白色地板而言，有更低的像素值；

第二步，將灰度圖進行二值化處理，通過設定閾值為45灰度值，將低于45灰度值的像素設為1，將高于45灰度值的像素設為0；

第三步，對二值化圖像進行去噪處理；

第四步，尋找圖像中的黑線輪廓，將輪廓標記于圖像之中，對圖像進行感興趣區域的裁剪，將此區域之外的像素值等于0；

第五步，對圖像中所有的輪廓進行篩選，將選出的輪廓進行最小外接矩形，最小外接矩形是一個細長的長方形，依據此長方形的幾何特征，作為輪廓篩選的依據，得出唯一的黑色循跡線的輪廓信息；