《机器人程序设计-仿人机器人竞技娱乐运动设计》课件第4章

第4章半自主仿人机器人控制4.1引言4.2半自主控制方式的种类

4.3MF-AI型半自主控制机器人4.4OpenCV软件开发环境和配置4.5半自主机器人控制软件操作流程及界面功能解释

4.1引言

在一些机器人竞技场合，由于全自主机器人对图像处理的速度不够迅速，导致竞技运动的观赏性不如遥控式机器人，为了能够提高图像处理速度，在已有的硬件条件下，产生了一种半自主控制方式，这种控制方式是从遥控控制方式到全自主控制方式的一种过渡。半自主控制方式基于现在硬件发展的水平，还未彻底被全自主控制方式取代。

4.2半自主控制方式的种类

根据控制方式的不同，半自主控制方式一般可分为两种。

第一种半自主控制方式如图4-1所示，由于图像处理始终在全自主控制方式中占据大量的资源，因此半自主控制方式把图像处理和决策放到场外的PC上进行，通过场地上方的摄像头摄取全局环境信息，在场外的PC上进行图像识别和决策，然后通过无线方式发送控制命令给场内的机器人进行运动控制。这种半自主控制方式在机器人足球比赛FIRA中得以采用，并且至今仍旧流行。

图4-1第一种半自主控制方式结构示意图在这种半自主控制方式中，环境信息由架设在机器人上方的摄像头获取，由于摄像头位置固定，因此机器人运动仅限于摄像机的视角范围，这种控制方式对需要在任意环境下运动的仿人机器人来说不适宜。

针对以上控制方式的局限，产生了另外一种半自主控制方式，如图4-2所示。机器人通过安装在其头部的摄像头获取环境信息，取代第一种控制方式中的摄像头，然后通过无线实时发送所获取的环境信息到场外的PC，PC根据所发送过来的图像信息进行图像识别和处理、决策，再通过无线发送命令给场内的机器人，控制其运动。相比遥控控制方式没有“眼睛”和“大脑”，第一种半自主控制方式机器人的“眼睛”和“大脑”都在场外，而这种半自主控制方式的机器人的“眼睛”就在自己身上了，只不过“大脑”还在场外。图4-2第二种半自主控制方式结构示意图

4.3MF-AI型半自主控制机器人

Mini公司还推出了一款针对第二种半自主控制方式的机器人，称作“MF-AI”，该款机器人在MF机器人的基础上，添加了头部摄像头和图像发送模块，并在PC上增加了无线图像接收和命令发送模块。具体模块实物图如图4-3、图4-4和图4-5所示。图4-3图像接收与无线图4-4模块直接的数据图4-5具有摄像头的MF-AI

4.4OpenCV软件开发环境和配置

4.4.1Win7环境下OpenCV的默认安装

OpenCV在Win7下的安装步骤如下：

(1)打开VS平台，在菜单栏中找到“Tools”，选择“Options”。

(2)选择“ProjectsandSolutions”。

(3)选择“VC++Directories”，如图4-6所示。图4-6OpenCV的默认安装步骤1

(4)在“Showdirectoriesfor”下拉菜单里选择“Includefiles”，添加Include文件，如图4-7所示。图4-7OpenCV的默认安装步骤2

(5)点击图4-8所示的图标会出现如图4-9所示的提示框。图4-9OpenCV默认安装步骤3图4-8打开文件图标

(6)点击图4-10所示的图标后选择磁盘，接下来就是找OpenCV的安装路径，因为采用默认安装，所以在C盘ProgramFiles的文件夹里面会有OpenCV文件夹。如果是自定义用户，可以到安装的目录下找到OpenCV文件夹。图4-10下拉菜单

(7)打开OpenCV文件夹后，需要选择库文件，由于Win7提供了强大的搜索功能，不需要遍历整个文件夹进行搜索，如图4-11所示。图4-11搜索安装目录搜索的结果如图4-12所示。

然后逐个添加文件，直到把搜索到的文件全部添加完成。图4-12搜索结果截图注意：Include添加完成，还要添加C:\ProgramFiles\OpenCV\otherlibs\highgui文件，如图4-13所示。图4-13添加文件夹截图

(8)在“Showdirectoriesfor”的下拉菜单中选择“Libraryfiles”，添加lib文件。

(9)点击图4-8所示的图标会出现图4-9所示的提示框。

(10)点击下拉菜单选择磁盘，在C盘ProgramFiles的文件夹找到OpenCV文件夹。如果是自定义用户，可以到安装的目录下找到OpenCV文件夹。

(11)打开OpenCV文件夹后，查找lib文件，把查到的文件全部添加进去，如图4-14所示。

(12)点击“OK”按钮，配置完成。图4-14添加lib配置图4.4.2WindowsXP环境下OpenCV的默认安装

OpenCV在WindowsXP下的安装步骤如下：

(1)打开VS平台，在菜单栏中找到“工具”，选择“选项”。

(2)选择“项目和解决方案”。

(3)选择“VC++目录”，如图4-15所示。图4-15VC++目录

(4)在“显示以下内容的目录”下拉菜单中选择“包含文件”。

(5)在C盘的ProgramFiles文件夹中找到OpenCV文件夹。如果是自定义用户，可以到安装的目录下找到OpenCV文件夹。

(6)打开OpenCV文件夹，逐个文件夹寻找，把所有include文件都添加进去。在“显示以下内容的目录”下拉菜单中选择“库文件”，同样把所有文件夹中的lib文件添加进去。

下面介绍另外一种添加办法，打开“我的电脑”→“OpenCV安装目录”，点击“搜索”，选择“所有文件或文件夹”，输入“include”进行搜索，如图4-16所示。图4-16include搜索截图

点击“搜索”后选择“所有文件和文件夹”选项，如图4-17所示。图4-17搜索结果截图搜索完成之后，点击第一个文件夹，在地址栏就会出现这个文件夹的路径，如图4-18所示。图4-18搜索文件路径截图然后把路径粘贴到对话框内，如图4-19所示。

把所有需要添加的文件路径都添加一次，最后点击“OK”，就可以避免遗失某个文件夹，导致编译无法通过。图4-19