19自由度类人机器人的仿生设计及其视觉系统开发

【摘要】随着机器人技术的不断发展，类人机器人从一般性的双足类人上升到包括手臂及头部的全方位类人。类人机器人拥有人类的形态特征，具有人类智能，易于与人交流的特点，将在未来家庭服务、娱乐等方面直接接触人类的日常生活领域。但是从目前机器人技术及人工智能的研究成果来看，研制出完全实现类人的灵活动作及高度智能化类人机器人的路途还很长，有很多关键技术问题有待于完善，其中包括机械结构、机器视觉以及控制方式等方面，因此对类人机器人本体及其视觉系统的研究具有十分重要的理论意义及广泛的应用前景。本文从仿生学角度出发，以人类身体结构及行为特征为蓝本，设计了一款外形美观、控制方便、成本低廉的19自由度类人机器人并对其视觉系统进行开发，以完成灵活的类人动作及实现视觉识别功能为最终目的。本文主要完成以下工作：首先，分析人体尺寸比例特征及完成行走、转身、弯腰、摆臂、点头等基本动作时关键关节的运动规律，完成机器人关节类型的选择及自由度的配置，利用Pro/E4.0建立了19自由度类人机器人三维模型。其次，分析目前广泛使用的短距离无线通信技术，采用蓝牙技术实现指令系统的通信、RF无线射频收发一体芯片技术实现图像采集系统的通信。第三，基于Matlab平台开发上位机机器人视觉系统软件，利用Mex文件调用VC将USB射频图像传输模块传递的图像信息采集到Matlab工作空间中，并进行图像处理任务，然后通过串口经蓝牙通信系统向机器人控制器发送动作指令。最后，借助MF-AI3机器人本体对本文开发的机器人系统的指令传输系统、图像采集系统及机器视觉系统进行实验。本文通过实验检验了机器人系统指令传输快速准确，图像采集清晰流畅，视觉识别目标效果良好，结果表明主从控制方式的可行性，无线通信系统的可靠性，为类人机器人系统的进一步研究奠定了坚实的基础。
【作者】罗春玲；
【导师】张永德；
【作者基本信息】哈尔滨理工大学，机械电子工程，2013，硕士
【关键词】类人机器人；仿生设计；无线通信；视觉系统；

【参考文献】
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