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自主跟随机器人具有自主导航和自主移动的功能,可以被用来跟随特殊人群(如老年人、残疾人等),并且帮助他们搬运物品。本课题的跟随机器人具有三种模式：自主跟随模式、用户模式、管理员模式,其优先级由低到高。在自主跟随模式下,机器人基于视觉导航全自主移动。在用户模式下,用户可以通过红外遥控器控制机器人自主跟随模式的启动、停止,还可以直接操控机器人前进、后退、加速、减速等。管理员模式是指管理员可以通过手机App对机器人直接控制,除具有用户模式的权限以外,还可以检测机器人各部分是否正常。首先,对自主跟随机器人进行了总体方案设计。包括机器人的机械结构设计和控制体系设计,机器人本体采用双轮驱动式的结构,搭载摄像机转动云台。控制体系为两层结构,由上位机系统和下位机系统组成,上位机系统需要完成视觉导航的任务,下位机系统主要负责机器人的移动任务。其次,对上位机系统进行设计。在Meanshift与Kalman滤波理论的基础上,结合颜色信息和深度信息,对目标进行跟踪。该算法在颜色直方图的反向投影图中加入渐变阈值的深度信息,消除环境的干扰。然后在该反向投影图中,利用Meanshift算法对目标进行跟踪。最后加入Kalman滤波器,选取最优跟踪窗口,并预测下一帧中目标出现的位置,根据预测位置设定下一帧搜索区域,提高可靠性的同时减少计算量。在算法确定后,设计出多线程、带有人机交互界面的应用程序。然后,对下位机系统进行设计。首先,设计了其硬件电路。其次设计了路径规划与避障方案：在人工势场法的基础上,结合本课题的实际情况,增加了安全区域,进行路径的规划与避障,该算法适用于机器人在跟踪的同时执行避障任务的情况。确定避障方案之后,对下位机的软件部分进行了设计,包括通信、位置获取以及电机控制三个部分的软件设计。其中,通信部分又包括与上位机通信、与用户通信、与管理员通信三个小部分。在与管理员通信设计中,介绍了手机App的设计与实现。最后,将机器人本体与下位机主板实现,对跟踪算法与避障算法进行验证,实验结果表明本文的跟踪算法具有较强的鲁棒性,本文的路径规划与避障算法能够实现有效的避障。两种算法均正确、有效,本课题的机器人能够完成自主跟随的任务。