精品文档---下载后可任意编辑NAO 机器人的视觉伺服物品抓取设计与实现中期报告一、设计目标本次设计的目标是基于 NAO 机器人进行视觉伺服的物品抓取，要求能够正确识别目标物品并实现抓取动作。二、设计方案1. 系统架构本设计采纳从摄像头猎取图像，经过图像预处理、目标检测、抓取规划、运动控制等步骤实现目标物品抓取的系统架构。其中，抓取规划和运动控制部分由 NAO 机器人控制器驱动完成。2. 图像预处理为了保证目标物品在图像中的可视性和减少噪声干扰，需要进行一些图像预处理。本设计采纳的预处理方法主要有以下几种：(1) 噪声滤波：通过高斯滤波等方法去除图像中的噪声点，提高目标物品的边缘清楚度。(2) 二值化：将图像转化为黑白二值图像，便于后续目标检测。(3) 边缘检测：通过边缘检测算法（如 Canny 算子）检测出目标物品的轮廓线。3. 目标检测为了识别目标物品的位置和大小，需要进行目标检测。本设计采纳的目标检测算法是 Haar 特征检测算法和级联分类器（Cascade Classifier）。Haar 特征检测算法是一种基于区域的检测方法，它通过定义一组图像局部区域的 Haar 特征来检测出目标物品。级联分类器则是将多个弱分类器级联组成一个强分类器，检测出目标物品的准确性更高。在训练阶段，级联分类器会根据训练集数据不断调整情况并优化，从而达到检测精度更高的效果。在本设计中，采纳 OpenCV 的 Haar 特征检测器进行模型训练和目标检测。4. 抓取规划和运动控制精品文档---下载后可任意编辑根据目标物品的位置和大小，可以实现抓取规划。本设计采纳了模拟物理学的方法，根据目标物品的重力、摩擦力等因素计算出优化的抓取位姿。规划完成后，通过 NAO 机器人控制器的运动控制功能实现机械臂的运动，完成抓取动作。三、实现进展目前，本设计已完成了系统架构和图像预处理的部分。为了提高图像预处理的效率和速度，本设计采纳了 OpenCV 中的 CUDA 加速，在实现中使用了 GPUs 进行并行计算。同时，也已经进行了一些目标检测的实验，初步得到了较好的检测效果。下一步，本设计计划完成抓取规划和运动控制的部分，完成整个视觉伺服物品抓取系统的实现。四、总结与展望本设计基于 NAO 机器人实现了一个视觉伺服的物品抓取系统，采纳了 Haar 特征检测算法和 CUDA 加速等技术，初步取得了一些实验结果。在接下来的实现过程中，本设计还将进一步完善抓取规划和运动控制部分，提高整个系统的抓取效率和准确度。
