Microsoft Kinect Integreren met Raspberry Pi voor Realtime Mensendetectie op de Sonbi-robot

A. Doelstelling

Ons doel was om een volledige software-stack op de Raspberry Pi van de Sonbi-robot te embedden, een Microsoft Kinect te koppelen, en de robot in te stellen om mensen te begroeten door met zijn armen te winken wanneer het een mens detecteert die voor de sensor staat.

B. Hardwaresysteem

• Raspberry Pi met 8GB flash-opslag
• Pololu Maestro 24-kanaal servocontroller
• Microsoft Kinect (RGB-camera, dieptesensor, IR-emitter, multi-mic-array, accelerometer)
• ATX 500W voeding
• Prototyping-borden, bedrading, en mechanische componenten

Raspberry Pi Specificaties

• 700 MHz ARM1176JZF-S kernprocessor
• 512 MB SDRAM
• MicroUSB 5V voeding-invoer
• Ethernet, HDMI, en twee USB-poorten voor randapparaten
• Draait Raspbian OS – uitgebreide community-ondersteuning

Pololu Maestro 24

• 24 onafhankelijke servo-kanalen
• Pulsfrequentie tot 333 Hz
• Script-geheugen tot 8 KB
• Tot 1,5 A per kanaal
• USB of power-header invoeropties
• Scriptbaar via native API of custom firmware

Raspberry Pi Verbinden met Pololu

• Eenvoudige TTL-seriële bedrading: voeding, ground, Tx-Rx, Rx-Tx
• Vrijmaak de standaard seriële console van de Pi door /etc/inittab en /boot/cmdline.txt te bewerken
• Raadpleeg deze tutorial voor gedetailleerde instructies

Microsoft Kinect Kenmerken

• RGB-camera (1280×960 resolutie) voor kleurenbeelden
• IR-emitter en dieptesensor voor 3D-afstandsmapping
• Vier-mic-array voor audio-opname en geluidsbronlokalisatie
• 3-as accelerometer (±2 G) voor oriëntatiedetectie
• Verticale kantelbereik: 27°
• 30 fps framerate

C. Kinect Integreren met Raspberry Pi

Omdat de native drivers van de Kinect alleen voor Windows zijn, is het installeren van de vereiste bibliotheken op een Linux-gebaseerde Raspberry Pi tijdrovend maar essentieel. De volgende stappen schetsen het proces.

1. Kinect Drivers Installeren

• Kies tussen Libfreenect (user-space driver) of OpenNI (hoog-niveau framework). We installeerden beide voor maximale flexibiliteit.
• Libfreenect ondersteunt RGB/dieptebeelden, motorcontrole, accelerometer en LED; audio-ondersteuning is experimenteel.
• OpenNI biedt cross-platform SDK-ondersteuning voor diepte, audio en skelettracking.

2. Libfreenect Bouwen

sudo apt-get install git-core cmake pkg-config build-essential libusb-1.0-0-dev git clone https://github.com/OpenKinect/libfreenect cd libfreenect mkdir build cd build cmake -L .. make # optional: cmake --build . 

3. OpenNI Bouwen

sudo apt-get install g++ python libusb-1.0-0-dev freeglut3-dev cd Platform/Linux/CreateRedist ./RedistMaker sudo ./install.sh # optional: make mono_wrapper && make mono_samples 

D. Softwarestack en Runtime

De robot boot een script bootscript_sonbi.sh dat de gezichtsdetectie-module lanceert:

python facedetect.py --cascade=face.xml 0 

Download het vooraf-getrainde Haar-cascade-bestand hier: face.xml. Het script streamt de RGB-feed van de Kinect, detecteert gezichten in realtime, en signaleert de Sonbi executable om de servomotoren te activeren voor een vriendelijke golf.

E. Samenvatting van Acties

Wanneer een mens wordt gedetecteerd, vangt de Kinect een diepte-bewuste afbeelding, het detectie-algoritme bevestigt een gezicht, en de Pololu Maestro beveelt de arm-servo's van de Sonbi-robot om een welkomende golf uit te voeren. Deze integratie demonstreert de haalbaarheid van het gebruik van consumentenhardware voor interactieve robotica.