基于视觉技术的嵌入式人机交互研究

随着嵌入式以及人机交互技术的发展,嵌入式人机交互已经成为当前的研究热点之一。而视觉技术作为嵌入式人机交互的重要技术,具有广阔的研究和应用前景。本文介绍了嵌入式人机交互技术的发展以及视觉技术在嵌入式人机交互中的应用,并提出嵌入式视觉技术的发展方向与前沿技术。     

机器人云操作平台的人机交互技术研究

为了克服传统机器人遥操作资源利用率低、对用户要求较高的缺点,基于云计算共享和服务的思想,提出了机器人云操作平台.机器人遥操作以服务的形式提供给互联网用户.基于云平台中用户输入设备多样,同时远端机器人智能水平存在差异的事实,提出了统一的人机交互接口,满足不同层次的需求.首先,对用户端输入设备进行虚拟化,使得所有设备输入具有统一规范.然后,制定了机器人控制方案,建立用户输入和机器人实际运动的对应关系.最后利用语音识别和指点类设备操作,结合基于任务的多通道整合算法,实现了交互自然、高效的多通道人机界面.通过遥操作机器狗实验证明了所设计人机交互接口的合理性和可行性.     

人机交互力觉临场感遥操作机器人技术研究

 人机交互式机器人是当前机器人学研究的前沿和热点之一,而临场感(telepresence)技术是人与机器人交互的核心。本文通过阐述力觉临场感遥操作机器人技术的产生、发展和现状,介绍了力觉临场感遥操作机器人的系统组成,指出力觉临场感遥操作机器人面临的3 个难题:力感知、力反馈和大时延力控制。针对以上问题,对力觉临场感遥操作机器人的四大关键技术:传感技术、力反馈与触觉再现技术、大时延控制技术、虚拟预测环境建模技术进行了综述;介绍了东南大学仪器科学与工程学院机器人传感与控制技术研究所30 年来开展人机交互遥操作机器人技术研究的进展及其在核探测、康复医疗领域应用的情况。展望了人机交互力觉临场感遥操作机器人技术未来研究与发展的重点。     

嵌入式轮式机器人实验平台设计与实现

为解决科研用机器人价格昂贵、扩展性差的问题, 给出嵌入式轮式机器人实验平台的设计。 从平台硬件环境的搭建, Linux 设备驱动程序开发, 嵌入式多线程服务器的设计, 上位机软件设计等, 详细讨论了轮式机器人实验平台的设计及开发过程。 该平台能通过 MPU6050 六轴传感器和 HMC5883 电子罗盘实时获取姿态角和航向角; 能实时地将采集到的视频流及传感器数据发送到上位机客户端, 同时接收并处理来自客户端的控制指令, 进行运动控制、 避障处理等。 实验结果表明, 该轮式机器人实验平台与 PC 之间数据及指令传输流畅稳定,造价低廉, 功能丰富, 模块化程度高, 能满足开展机器视觉与导航等领域研究的要求。     

基于嵌入式的教育机器人硬件平台设计

介绍了一种基于嵌入式的教育机器人硬件平台的设计,它以凌阳SPCE061A微控制器为核心．运用结构化设计思想进行设计,包括系统总体框架的设计和系统硬件模块的设计。     

以人为中心的机器人系统的人机交互技术

以人为中心的机器人系统(HCR)强调以人为本、人机合作的思想，主要用于动态、非结构化的环境和必需有人机共同完成的任务。笔者提出了基于穿戴计算的人机接口，使HCR的人机交互不受时间、空间的限制。通过增强现实，机器人的状态、报警等重要信息成为输出通道传输的重点，有效地减少了对信息传输带宽和再现信息的资源占用，减轻操作者的负担，进而提高HCR操作者对本地状态的意识和对远程环境的感知。通过并行、互补的多通道及整合、融合多个输入信息的方法，消除信息的多又性和噪声，从根本上克服当前人机交互的输入瓶颈，实现更加高效、人性化的HCR人机交互。     

基于嵌入式下的语音机器人的设计与实现

语音机器人由一块单片机和机器人机械框架组成（包括用于走路的电机、用于头部旋转的电机、用于加速和用于弹射的电机等）,可以让机器人在语音指令控制下实现多项功能,而软件设计是基于单片机强大的语音控制功能完成机器人语音控制动作的,其中包括主程序、机器人动作控制子程序、语音播放子程序及语音识别程序。     

基于嵌入式下的语音机器人的设计与实现

语音机器人由一块单片机和机器人机械框架组成(包括用于走路的电机、用于头部旋转的电机、用于加速和用于弹射的电机等),可以让机器人在语音指令控制下实现多项功能,而软件设计是基于单片机强大的语音控制功能完成机器人语音控制动作的,其中包括主程序、机器人动作控制子程序、语音播放子程序及语音识别程序。     

嵌入式足球机器人视觉系统的硬件设计

为实现足球机器人设计不受Pc机或PCI04软硬件限制的视觉系统，实现FIRA(国际足球机器人联合会)比赛系统的视觉功能。综合运用了FPGA、FIFO和DSP等实现足球机器人的硬件，利用VHDL语言和汇编语言实现软件编制。足球机器人视觉系统包括CCD摄像头、sAA7113、AIA22B、EPM7128及TMS320VC5402，该系统不涉及软硬件版权问题，而体积只有PCI04系统的五分之一。实验表明系统很好实现了FIRA的ROBOSOT(自主式足球机器人)视觉系统的功能。     

基于头势的机器人的人机交互

为了实现机器人的和谐人机交互,通过头势去控制机器人实现人与机器人的和谐交互。采用Adaboost(adaptive boosting)算法实时检测人的唇部,通过比较唇部与预先设定好的参考矩形框的相对位置关系对机器人的运动状态进行控制（前进、后退、左转、右转）,实现了基于头势的机器人的人机交互。实验结果显示,通过头势的控制的机器人运动的鲁棒性很好。     

机器人传感信息的融合与传感系统的在线校正

在分析机器人传感器模型结构的基础上，提出了用最小二配置法对传感器的观测参数与描述参数进行估计，从而实现对传感系统信息的融合与在线校正，并通过模拟计算，证明了该算法的有效性与可行性。     

基于嵌入式Linux的智能家居机器人技术研究

随着我国互联网大数据技术的快速发展,智能家居成为与人民生活密切相关的信息载体。智能家居主要通过嵌入式硬件、数字网络等,来完成家居环境中的智能交互与信息互联。而本文提出的智能家居机器人技术,主要包括智能家居系统、语音机器人两个方面内容,通过运用嵌入式Linux、芯片控制器和无线网络技术等,能够实现用语音机器人来操控智能家居,从而满足人们对高品质家居生活的需求。     

雨污管道巡检机器人嵌入式系统的设计与实现

城市雨污排水管道的巡检主要以人工为主,但由于地下管道环境错综复杂并存在有毒可燃气体,人员下井存在很大危险.虽然有部分巡检工作尝试采用巡检机器人代替人工,但这些机器人采用的有缆方式,存在巡检距离受限、操作繁琐、能耗高等问题,导致巡检效率低下,智能化程度低.针对上述问题以及巡检机器人的任务需求,设计并实现了一种更加安全可靠与智能的雨污管道巡检机器人嵌入式系统.该设计基于CCTV巡检方式,采用STM32作为主控芯片,搭载工业摄像头、传感器组等模块采集数据,并采用无线通信的方式与上位机进行连接,之后通过YOLOV5s自主判断所采集的视频流中是否存在淤积物堵塞问题.通过在广州市番禺区的实地试验,结果表明,嵌入式系统设计合理,管道巡检机器人能够实现各项功能与技术要求.     

视觉传感技术在机器人焊接中的应用

在机器人自动化焊接中,视觉传感系统是非常重要的组成部分,其主要作用是用于导引初始焊缝位置和监测焊接过程状态,提供焊缝和熔池的特征信息,并对机器人焊缝位置和焊缝的成形进行实时跟踪控制,简单介绍了视觉传感技术在机器人焊接过程中的应用现状,并对其目前所存在的问题与相关技术进行了探讨.     

基于嵌入式实时操作系统的类人足球机器人的设计

介绍了一种新型的基于μC/OS-II的RoboCup类人足球机器人控制系统的设计与实现.针对传统类人机器人在控制系统实时性和视觉识别方面的不足,提出了由数字信号处理器(DSP)和嵌入式处理器(ARM)的芯片组合,并以μC/OS-II作为软件平台.该控制方案结合了DSP的实时信号处理能力和ARM在系统控制方面的特性,既能合理地分配任务,又满足了系统的实时性要求.实践证明,由该控制系统的设计方案制作而成的类人足球机器人AFU,具有良好的自主控制稳定性和较好的视觉识别能力,能够比较出色地完成类人组的足球比赛.     

嵌入式Internet控制系统的设计与分析

对嵌入式Internet控制系统设计的相关问题进行了研究，包括系统需求、系统结构、设计与实现方法等，在此基础上建立了具有嵌入式Internet节点的控制系统，实现了其在电梯远程监控系统（REMS）中的应用，通过测试证明可以很好的满足实际需要。     

基于ARM嵌入式系统的拟人机器人控制器的设计

为满足低成本、高性能的要求,提出在拟人机器人控制器的设计中引入基于ARM处理器和RTOS(Real-time OS)的嵌入式系统.使用ARM9处理器S3C2410和RT-Linux构建小型拟人机器人控制器的系统架构,以拟人机器人的行走控制为例,从硬件和软件上介绍了控制器的实现方法.硬件选用高集成度的嵌入式处理器并采用模块化设计;软件开发中使用Petri网建模并利用Linux良好的驱动程序框架,降低了开发难度,提高了系统的可扩展性.最后给出了在机器人避障中的应用,验证了控制器方案的可行性,为拟人机器人的进一步研究提供了平台.     

仿生四足机器人嵌入式控制系统设计与实验分析

仿生设计一款小型的单腿具有四自由度的仿生四足机器人,开展机器人运动学正逆解分析。基于ARM Cortex-M3内核的嵌入式芯片建立了机器人控制系统。该控制系统以半双工串口通讯方式向各个关节数字舵机发送步态数据包,控制舵机转动角度值,从而精确地控制四足机器人的稳定协调运动。实验结果表明:机器人在行走过程中机身的横滚角、俯仰角、偏航角(RPY角)变化较小,运动较为平稳,验证了机器人运动学正逆解准确性;以及所设计的嵌入式控制系统能较为精确地控制四足机器人运动,实现稳定的四足行走。该小型的嵌入式控制系统具有运算处理速度快、外设可扩展性和存储能力强的优点,满足仿生四足机器人智能算法、低功耗运动要求。     

基于DSP的嵌入式足球机器人视觉系统硬件设计

视觉子系统是足球机器人比赛获取比赛场地信息的惟一通道，视觉系统快速准确地获得场上信息，是整个比赛的关键．设计了基于DSP的嵌入式足球机器人视觉系统的硬件，包括CCD摄像头、SAA7111、AL422B、TMS320VC5416及AT89C52，并详细分析了系统的时序关系．