2023年5月下141AgriculturalMachineryandEquipment农业机械与装备基于改进相关滤波算法的ROS自主跟随式机器人研究*张茜1，曹学文1，谢旺2（1.河北工业职业技术大学，河北石家庄050091；2.唐山学院，河北唐山063000）摘要：【目的】随着机器人智能化程度的提高，其跟随功能应用日益广泛。医疗领域、养老领域都需要能够自主跟随、辅助的机器人设备协助人工完成相关工作。亟需设计一款响应时间短、跟随效率高的跟随式机器人。【方法】课题组设计了一款基于改进滤波算法的、搭载ROS系统的自主跟随式机器人，对机器人的硬件平台和软件系统进行了详细的设计与说明。在实际应用中，另引入核函数理论，构成核相关滤波算法，用以提高算法运行效率。针对机器人仍受光照变化和遮挡物影响，识别准确率低的问题，采用引入自适应核相关滤波（AKCF）的方法。【结果】通过在光线阴暗的公共场所进行跟随试验，发现该自主跟随式机器人可实时跟随移动目标运动，稳定性较高，响应速度快，准确性达到95%以上。【结论】ROS操作系统能够大大缩短开发时间，极大地提高了智能移动式机器人软件上的移植性和复用性，也提高了软件的兼容性；引入基于改进相关滤波的运动目标跟踪算法，能有效提高由于光照、复杂背景、遮挡等造成外观改变时目标跟踪的准确性。关键词：ROS；状态转移滤波器；尺寸滤波器；跟随式机器人中图分类号：TP242.6文献标志码：ADOI：10.3969/j.issn.1672-3872.2023.10.0420引言随着互联网、人工智能的飞速发展，机器人视觉跟随技术作为应用非常广泛且实用的关键技术越来越受到人们的重视[1]。例如医疗领域、养老领域，都需要能够自主跟随、辅助的机器人设备。本文设计了一款基于ROS系统，搭载Raspberry4B主控制板的自主跟随式机器人，可在复杂环境进行目标跟随，可用于医疗、养老等场景，跟随辅助人工作业。近年来，学者提出了多种跟随算法。如多传感器数据融合算法[2]、基于区域特征的目标跟踪算法[3]、基于轮廓特征的目标跟踪算法、多模型的跟随算法等，但均存在识别精度低或需大量样本等问题[4]。课题组设计的自主跟随式医疗辅助机器人的跟随系统采用自适应核相关滤波（AKCF）的方法，以适应不同运动条件和运动速度下，目标搜索图像块大小变化的情况[5]。机器人操作系统为ROS操作系统，以Raspberry4B为上位机主控制板；采用Astrapro摄像头，对外部环境进行数据采集。1自主跟随式机器人系统1.1机器人硬件平台机器人硬件平台包括底层控制系统、上层嵌入式计...
