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教育机器人融合了众多领域的先进技术,是一种培养学生综合能力的新型教学工具,已受到国内外研究人员广泛的关注。但是,目前教育机器人普遍存在着智能化程度不高、功能不够完善的缺点。针对这一问题,本文通过研制教育机器人视觉处理平台,将机器视觉应用于教育机器人,充分挖掘教育机器人的教育价值。
本文中教育机器人的机器视觉系统由视觉处理平台、摄像头、图像采集子卡构成。论文首先针对系统功能需求进行处理器选型、操作系统选择;根据所需系统功能进行硬件模块设计、系统的软件构架设计。其次,系统采用模块化设计的思想并遵循PCB设计规则,在深入研究32位高性能DSP处理器TMS320C6711的基础上,在其外围设计了时钟模块、电源及其监控模块、SDRAM、FlashRom、I/O口、多通道缓冲串口、CPLD译码模块、HPI口通讯模块,并给出原理图和外部接口定义。在设计过程中对电源模块、通讯模块进行多方案比较,优化系统设计。然后,说明了系统自动引导程序 bootloader的设计思路,介绍了系统的调试过程,总结了系统调试的方法和经验,分析并解决了系统调试中所遇到的问题。最后,详细阐述了在图像处理应用过程中,视觉处理平台对黑白和彩色图像数据管理的两种方式。
在本平台上成功应用了图像处理算法实现视觉功能,系统工作可靠,满足实时性要求。和现有教育机器人产品相比,带有机器视觉的教育机器人智能化程度更高,它不仅使学生了解了现代高新技术的发展和应用情况,而且还激发了学生浓厚学习研究兴趣,使学生从中学到先进的知识。带有机器视觉的教育机器人充分展示了它的教育价值。