《機器人程序設計-仿人機器人競技娛樂運動設計》課件第4章

第4章半自主仿人機器人控制4.1引言4.2半自主控制方式的種類

4.3MF-AI型半自主控制機器人4.4OpenCV軟件開發(fā)環(huán)境和配置4.5半自主機器人控制軟件操作流程及界面功能解釋

4.1引言

在一些機器人競技場合，由于全自主機器人對圖像處理的速度不夠迅速，導致競技運動的觀賞性不如遙控式機器人，為了能夠提高圖像處理速度，在已有的硬件條件下，產(chǎn)生了一種半自主控制方式，這種控制方式是從遙控控制方式到全自主控制方式的一種過渡。半自主控制方式基于現(xiàn)在硬件發(fā)展的水平，還未徹底被全自主控制方式取代。

4.2半自主控制方式的種類

根據(jù)控制方式的不同，半自主控制方式一般可分為兩種。

第一種半自主控制方式如圖4-1所示，由于圖像處理始終在全自主控制方式中占據(jù)大量的資源，因此半自主控制方式把圖像處理和決策放到場外的PC上進行，通過場地上方的攝像頭攝取全局環(huán)境信息，在場外的PC上進行圖像識別和決策，然后通過無線方式發(fā)送控制命令給場內(nèi)的機器人進行運動控制。這種半自主控制方式在機器人足球比賽FIRA中得以采用，并且至今仍舊流行。

圖4-1第一種半自主控制方式結(jié)構(gòu)示意圖在這種半自主控制方式中，環(huán)境信息由架設在機器人上方的攝像頭獲取，由于攝像頭位置固定，因此機器人運動僅限于攝像機的視角范圍，這種控制方式對需要在任意環(huán)境下運動的仿人機器人來說不適宜。

針對以上控制方式的局限，產(chǎn)生了另外一種半自主控制方式，如圖4-2所示。機器人通過安裝在其頭部的攝像頭獲取環(huán)境信息，取代第一種控制方式中的攝像頭，然后通過無線實時發(fā)送所獲取的環(huán)境信息到場外的PC，PC根據(jù)所發(fā)送過來的圖像信息進行圖像識別和處理、決策，再通過無線發(fā)送命令給場內(nèi)的機器人，控制其運動。相比遙控控制方式?jīng)]有“眼睛”和“大腦”，第一種半自主控制方式機器人的“眼睛”和“大腦”都在場外，而這種半自主控制方式的機器人的“眼睛”就在自己身上了，只不過“大腦”還在場外。圖4-2第二種半自主控制方式結(jié)構(gòu)示意圖

4.3MF-AI型半自主控制機器人

Mini公司還推出了一款針對第二種半自主控制方式的機器人，稱作“MF-AI”，該款機器人在MF機器人的基礎上，添加了頭部攝像頭和圖像發(fā)送模塊，并在PC上增加了無線圖像接收和命令發(fā)送模塊。具體模塊實物圖如圖4-3、圖4-4和圖4-5所示。圖4-3圖像接收與無線圖4-4模塊直接的數(shù)據(jù)圖4-5具有攝像頭的MF-AI

4.4OpenCV軟件開發(fā)環(huán)境和配置

4.4.1Win7環(huán)境下OpenCV的默認安裝

OpenCV在Win7下的安裝步驟如下：

(1)打開VS平臺，在菜單欄中找到“Tools”，選擇“Options”。

(2)選擇“ProjectsandSolutions”。

(3)選擇“VC++Directories”，如圖4-6所示。圖4-6OpenCV的默認安裝步驟1

(4)在“Showdirectoriesfor”下拉菜單里選擇“Includefiles”，添加Include文件，如圖4-7所示。圖4-7OpenCV的默認安裝步驟2

(5)點擊圖4-8所示的圖標會出現(xiàn)如圖4-9所示的提示框。圖4-9OpenCV默認安裝步驟3圖4-8打開文件圖標

(6)點擊圖4-10所示的圖標后選擇磁盤，接下來就是找OpenCV的安裝路徑，因為采用默認安裝，所以在C盤ProgramFiles的文件夾里面會有OpenCV文件夾。如果是自定義用戶，可以到安裝的目錄下找到OpenCV文件夾。圖4-10下拉菜單

(7)打開OpenCV文件夾后，需要選擇庫文件，由于Win7提供了強大的搜索功能，不需要遍歷整個文件夾進行搜索，如圖4-11所示。圖4-11搜索安裝目錄搜索的結(jié)果如圖4-12所示。

然后逐個添加文件，直到把搜索到的文件全部添加完成。圖4-12搜索結(jié)果截圖注意：Include添加完成，還要添加C:\ProgramFiles\OpenCV\otherlibs\highgui文件，如圖4-13所示。圖4-13添加文件夾截圖

(8)在“Showdirectoriesfor”的下拉菜單中選擇“Libraryfiles”，添加lib文件。

(9)點擊圖4-8所示的圖標會出現(xiàn)圖4-9所示的提示框。

(10)點擊下拉菜單選擇磁盤，在C盤ProgramFiles的文件夾找到OpenCV文件夾。如果是自定義用戶，可以到安裝的目錄下找到OpenCV文件夾。

(11)打開OpenCV文件夾后，查找lib文件，把查到的文件全部添加進去，如圖4-14所示。

(12)點擊“OK”按鈕，配置完成。圖4-14添加lib配置圖4.4.2WindowsXP環(huán)境下OpenCV的默認安裝

OpenCV在WindowsXP下的安裝步驟如下：

(1)打開VS平臺，在菜單欄中找到“工具”，選擇“選項”。

(2)選擇“項目和解決方案”。

(3)選擇“VC++目錄”，如圖4-15所示。圖4-15VC++目錄

(4)在“顯示以下內(nèi)容的目錄”下拉菜單中選擇“包含文件”。

(5)在C盤的ProgramFiles文件夾中找到OpenCV文件夾。如果是自定義用戶，可以到安裝的目錄下找到OpenCV文件夾。

(6)打開OpenCV文件夾，逐個文件夾尋找，把所有include文件都添加進去。在“顯示以下內(nèi)容的目錄”下拉菜單中選擇“庫文件”，同樣把所有文件夾中的lib文件添加進去。

下面介紹另外一種添加辦法，打開“我的電腦”→“OpenCV安裝目錄”，點擊“搜索”，選擇“所有文件或文件夾”，輸入“include”進行搜索，如圖4-16所示。圖4-16include搜索截圖

點擊“搜索”后選擇“所有文件和文件夾”選項，如圖4-17所示。圖4-17搜索結(jié)果截圖搜索完成之后，點擊第一個文件夾，在地址欄就會出現(xiàn)這個文件夾的路徑，如圖4-18所示。圖4-18搜索文件路徑截圖然后把路徑粘貼到對話框內(nèi)，如圖4-19所示。

把所有需要添加的文件路徑都添加一次，最后點擊“OK”，就可以避免遺失某個文件夾，導致編譯無法通過。圖4-19