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基于Gene8310的嵌进式家庭服务机器人-机械制造论文

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分享到: 本站编辑:admin 日期: 2010-05-09 19:56 点击:

摘要:为了实现智能家庭服务机器人的人脸跟踪、语音识别、自主移动、动作响应、远程远控等功能,采用了基于Gene8310的嵌进式设备系统,对家庭服务机器人进行整体设计,在硬件上外扩相应的通讯、传感、驱动等系统,在软件上引进人脸跟踪,语音识别技术,实现了机器人和人的***交互。实践证实该系统具有较好的实时性和鲁棒性。

关键词:Gene8310家庭服务机器人嵌进式系统

1引言

  家庭服务机器人是机器人的发展方向,是我国进一步加强机器人技术探究的突破口。家庭服务机器人旨在将家庭成员从家居的繁琐家务中解放出来,给家庭成员提供帮助、娱乐等。

  本文先容的家庭服务机器人如图1所示。机器人身高140cm,行走驱动方式采取轮式差动驱动。胳膊是模拟肩关节、肘关节的三自由度结构,采用伺服电机作为关节执行机构。机器人上面安装了摄像头、麦克风接口、触摸液晶屏、超声波


图1家庭服务机器人实物图

  传感器。可以和家庭成员完成人机交互,回答家庭成员的提问新题目

  本文设计的家庭服务机器人是基于Gene8310的嵌进式设备,在此基础上实现了自主移动、动作表演、人脸跟踪、语音交互、远程远控等功能,测试表明,本系统具有良好的稳定性、使用性和可操纵性,可以实现家庭服务机器人的各项工作要求。

  Gene8310是Intel推出的一款嵌进式设备,具有体积小巧,工作稳定,可扩展性强等特性,支持单5V供电工作。

  Gene8310嵌进式主板尺寸长146mm宽101.6mm,内置IntelCeleron处理器主频600MHz,最大可支持1GB的SODIMM内存插槽,配有CF卡插槽,硬盘接口,PS2接口、4个USB2.0接口,2个RS232接口,音频输进输出接口,可接CRT/LCD显示器。

2系统设计

  2.1整体系统设计

  本文系统设计如图2所示。


图2机器人控制系统设计框图

  针对家庭服务机器人的任务要求,将机器人控制系统分成以下模块:嵌进式系统、摄像头、扬声器、麦克风、人脸跟踪系统、语音识别系统、无线通讯系统等。嵌进式系统采用Gene8310微型主板作为硬件平台,运行Windows操纵系统;人脸跟踪系统、语音识别系统是运行在Windows操纵系统下面的基于VC的程序;无线通讯系统是基于Q2501B的GPRS通讯模块;动作控制是基于PIC16F877A的7自由度伺服电机的控制;行走控制是双行走轮差动控制的驱动方式。

  2.2动作控制系统设计

  家庭服务机器人的动作主要是让机器人模拟人的手臂关节,以便机器人实现人的一些动作,本论文设计的机器人手臂有三个自由度,分别模拟人体的肩关节、肘关节,可以实现抬臂、弯臂、摆臂等动作,一个手臂三个自由度的组合,可以实现握手、挥手、招手等动作,两个手臂的组合又可以实现鼓掌、拥抱等人的基本动作。

  2.3行走控制系统设计

  家庭服务机器人行走控制系统采用的是双行走轮差动控制的驱动方式,机器人的模型如图3所示。这里我们假定机器人和地面之间是纯转动的,行走轮只旋转不打滑,得到运动学模型公式:

  式中:(x,y)为机器人中心O点的参考坐标;θ为机器人中心O点的运动方向角;ν为机器人中心O点的速度;ω为机器人差动转向的角速度。

根据上述数学模型,结合机器人的结构特征,把机器人的运动简化为和地面接触的两点运动,两点的位置决定了机器人的位置,两点的运动状态决定了机器人的运动状态。图3中XOY为全局坐标系,xoy为机器人坐标系,O为速度瞬心。


图3家庭服务机器人行走控制

  

本文出自:http://www.starlunwen.net/jixiezhizao/14090.html

本文TAGS:机械制造 论文 机器人 基于 系统 可以 家庭服务 识别

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