择要
本团队计划了一种基于RobeiEDA对象的自动化仓储货色分拣机器人。应用FPGA停止HSV色采空间变更实现对多货色的形心定位与追踪，共同多自由度顺运动学分化算法节制机器臂，大幅提高分拣服从。同时应用多传感器融会算法，使分拣机器人可以实现货色条形码辨认；人体与事情异常检测；负反馈补光等功用。应用克己的上位机系统可供工作人员及时近程监控机器人事情环境。颠末体系架构设计与整体调试，机器人可以知足预期需要，且体系可重构性和算法可移植性强，经由过程改良可顺应分歧的应用环境与需要。
作品实拍
分拣机器人有哪家企业制造1名目架构
本名目计划的机器人次要由两个部门构成，离别是图像处理部门与运动节制部门，因为图象与顺运动学分化均须要耗损较多的逻辑资源，同时为了模拟实际的事情情况，当体系呈现问题时可以便于排查办理，是以两部门离别用一块零丁的FPGA停止节制。图象与节制部门之间经由过程蓝牙停止无线数据传输，当图像处理实现后，将数据传送给节制部门，传输数据帧包括货色颜色、坐标信息，节制部门经由过程解析数据帧，去实现对机器臂的节制，实现货色的分拣事情。同时体系也包括了较多的传感器，应用克己的上位机可供工作人员及时监控机器人事情环境，整体架构设计以下图所示。
图像处理部门和运动节制部门正在RobeiEDA中的顶层架构以下图所示。
2算法先容
2.1RGB转HSV算法
平常来讲，纪录及显现彩色图像时，RGB是最罕见的一种计划。可是RGB色采空间注重颜色的分解而将颜色的属性相混淆，正在图像处理中，若是没有平均转变RGB，会转变亮度跟饱和度，由此带来的RGB比例转变以至会转变色调，也就是受情况光强影响较大，简单因为图像处理部门犯错以招致全部体系解体。而HSV(HueSaturationValue)是一种比力直观的颜色模子，它将颜色的亮度、色调跟饱和度属性离散，是以采取HSV颜色空间去实现颜色的检测后果会更好。
实现转换操纵最紧张的是除法运算，本实例挪用了一个低耽误的移位减法除法器去实现高速除法，失掉h、s的值。最初要留神保障hsv三个份量的耽误皆同等。用Verilog实现RGB转HSV的流程以下图所示。
依据HSV空间基于区域特点也可以实现对多运动方针中间的不变定位与追踪，没有须要挪用RAM的IP核停止边缘处置惩罚等操纵，节约资源。
2.2顺运动学分化算法
正在失掉了货色坐标后，下一步就是若何节制机器臂对响应坐标的货色停止抓取了。由终极计算结果可知，实现开平方函数、归正切函数、归正弦函数跟反余弦函数再联合除法器模块便可实现机器臂依据色块形心坐标抓取色块。以是前面次要对那两个函数模块停止先容。
2.2.1反三角函数——基于CORDIC算法的迭代位移算法
输送带分拣机器人智能分拣机器人小红人CORDIC算法的多少原理为正在XOY坐标系中点P1绕原点扭转θ后失掉面P2。
正在XOY坐标系中点P1(x1y1)绕原点扭转后失掉面P2(x2y2)，则P1跟P2两点的坐标关联为：
应用该算法停止迭代时，终极的迭代公式为：
设置迭代次数为16，人为设置x0=Πcosθi，y0=0，然后依据角度θ便可失掉cosθ=x16，sinθ=y16，arctanθ=z16。此时已实现归正切函数，再逐次迫近便可失掉归正弦、反余弦函数。颠末16级迭代，成果已与真实值十分濒临。由此曾经可以失掉归正切值，为了实现输入正弦值输出对应归正弦值，正在0到90°的规模内由低到下遍历角度计较其正弦值，当其正弦值增大至大于即是输入正弦值时，与此时的角度为归正弦值。同理可以实现输入余弦值输出对应反余弦值。试验测试成果以下：
2.2.2开平方函数——逐次迫近算法
起首数据输入data[7:0]，接着设置试验值D_z[3:0]跟肯定值D_q[3:0]，然后依照从高往低的次序，依次将每一地位1，再将试验值平方后与输入数据比力，若试验值的平方大于输入值，则此位为0，反之此位为1，以此迭代到最初一名。这是一种比力罕见的算法，简略好用。
3总结与感悟
经由过程第五届天下大学生集成电路翻新创业大赛Robei杯，咱们团队每一个人皆学到了十分多。正在名目早期，咱们对Robei杯停止了调研，相识到RobeiEDA对象是一种全新的面向对象的可视化芯片计划软件，可以撑持基于Verilog语言的集成电路前端计划与仿真。正在之前咱们利用的FPGA开发软件大多皆是Quartus跟Vivado，国产EDA软件少之又少，并且素来不打仗过国产相关的EDA软件。RobeiEDA软件令咱们眼前一亮，十分直观的UI界面很吸引咱们。正在FPGA这类十分注重条理架构设计的范畴，直观的模块计划、连线对开辟的资助十分年夜，其次是正在现今数字IC计划EDA软件被外洋把持的环境下，国产RobeiEDA软件的呈现，为中国数字IC计划奉献出了十分年夜的一份力，咱们十分的敬仰，是以毅然决定取舍Robei杯。
名目停止的进程中遇到过很多问题，正在名目早期的时侯FIFO模块一直没法畸形运转，最初咱们经由过程利用Robei中的仿真功用，对读写时序一点点天停止检查，一点点天办理时序毛病的问题，最初终于实现应用FIFO对SDRAM停止读写的功用。在此之后咱们也深刻意识到Robei杯赛是十分注重底层和谈开辟的。
中后期阶段，为了进一步优化体系，进步作品的程度，咱们来研讨了机器臂的顺运动学，愿望可以做到能让机器臂对随意率性地位的货色停止抓取。开辟进程十分的艰苦，由于传统的顺运动学剖析须要停止大批的浮点运算，多利用嵌入式设备停止，根本很难查到利用FPGA停止顺运动学分化节制机器臂的材料，以是咱们经由过程剖析传统顺运动学剖析的C语言代码，一步一步应用Verilog语言停止编写，并应用RobeiEDA的仿真功用对每一步转换出的数据停止剖析，本人编写并挪用了良多三角运算与除法运算模块，最初终于实现顺运动学分化算法，使机器臂可以抓取规模内随意率性坐标的货色。
自动分拣机器人缺点分拣机器人能识别出商品大小吗最初非常感谢小组的每一个成员，为了实现此次角逐各人皆花了十分多的工夫与血汗，当看到全部体系能依照预期运行，咱们真的皆十分快慰。这是一次难忘的阅历，谢谢Robei，谢谢指导老师，也谢谢每一个为之支付过尽力的成员们，受益颇多！
写给想要列入下一年Robei杯的同窗
Robei杯与其他的杯赛有个很大的区别，信任当真审过标题的同窗便会晓得，他没有容许利用任何的软硬核，相当于您的一切事情，皆是必需要正在RobeiEDA上用杂Verliog自力编写实现。这个划定规矩说好也好，道欠好也欠好，看您若何来明白了。
快递自动分拣机器人设计禁用这些软硬核，最本色的感触感染是，开辟变贫苦了，可是也十分磨炼您的底层开辟才能...波及图像处理的话，免不了要对DDR或许SDRAM停止读写，FIFO的IP核不克不及挪用怎么办？RAM的IP核不克不及挪用怎么办？PS端绕没有过来怎么办？只能本人念门径，或许本人来写。可是从另一个角度念，这类划定规矩实在会限制一个角逐的下限，也就是能实现的功用是有天花板的，只有您能无限濒临这个天花板，而且计划的机器人功用、前景充足新奇，您的结果便必然不会好。加油！审核
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