移动机器人远程音视频传输技术研究

摘要

伴随着自主导航技术的不断发展，服务机器人的应用也逐渐增多，但智能化的不足限制了服务机器人的发展。基于音视频传输的远程控制系统可以使用户通过网络遥控机器人运动，通过实时的音视频信号进行观测。结合机器人的自主导航算法，可以实现多种领域的应用，例如：远端临场、远程医疗看护等。
　　本课题研究一套基于音视频传输的移动机器人远程控制系统，客户端是基于Android系统实现，机器人端是在ROS系统上实现。为实现音视频传输系统和远程控制系统的需求，分别从系统和终端的角度进行了总体方案设计，对技术路线和要实现的功能点进行规划，并分别从以下几个方面开展具体研究：
　　首先，在机器人端的 Linux系统上，设计了一种基于系统时钟的音视频同步技术，实现了本地音视频的录制。然后在机器人端与 Android客户端之间，应用RTP/RTSP协议搭建了流媒体传输系统，设计面向FIFO读取流媒体数据的接口，实现封装后的流媒体码流实时读取，完成机器人向客户端的音视频直播；设计面向MP4文件的接口，完成客户端向机器人视频录像的发送。
　　其次，基于分层控制系统的设计方案，进行了基于ARM的硬件电路设计，实现了移动机器人底层控制系统；基于ROS系统提供的开源算法，实现了机器人导航决策系统；基于ROS系统中的节点通信和与硬件电路的串口通信技术，实现了机器人导航执行系统。该移动机器人系统设计，为实现远程控制实现提供了实验平台。
　　再次，研究了机器人端ROS系统与移动终端的Android系统之间跨平台控制方法，设计了基于Socket服务器和web服务器的控制方案，分别实现了机器人远程的直接控制与监督控制，并完成了相关实验验证。
　　最后，基于对客户端的功能分析，设计了 UI交互方式，并针对本地 API的缺陷，移植Live555和libVLC动态链接库，完成流媒体的接收与播放；针对远程控制需求，开辟线程完成基于Socket的网络通信，实现了客户端对移动机器人的直接控制，制作并嵌入监督控制网页，完成监督控制，并进行了相关实验验证。

目录

第1章 绪 论

1.1 课题来源

1.2 课题背景及研究的目的和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要研究内容

第2章 音视频传输及远程控制方案设计

2.1 引言

2.2 音视频传输系统方案设计

2.3 机器人及其远程控制系统方案设计

2.4系统在终端的功能结构设计

2.5 本章小结

第3章 音视频传输系统研究

3.1 引言

3.2 机器人端本地音视频处理研究

3.3 机器人端流媒体服务器研究

3.4 流媒体传输系统在Android端的研究

3.5 本章小结

第4章远程控制技术研究

4.1 引言

4.2 机器人分层控制系统设计

4.3 机器人直接控制的研究

4.4 机器人监督控制的研究

4.5 本章小结

第5章 实验研究

5.1 引言

5.2 实验平台搭建

5.3 流媒体传输系统实验验证

5.4 远程控制功能实验

5.5 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢