基于无线局域网的机器人远程监控系统研究与实现

摘要

随着机器人技术的发展，小型地面移动机器人在城市作战、排爆、反恐、消防等领域应用越来越广泛，机器人远程监控系统的研究已经成为当今科研的热点之一，国内外许多科研院所都加强了这方面的研究力度。课题来自南京市科技局的“多用途特殊移动作业机器人”实际工程项目，其主要工作致力于该移动机器人的远程监控系统的分析与设计。 首先，论文结合项目的系统要求和技术指标，对多用途特殊移动作业机器人系统的体系结构进行了分析介绍。在比较深入地分析了无线局域网络和机器人远程监控技术的基础上，提出了一套基于无线局域网的机器人远程监控系统方案。 其次，对监控系统进行了模块划分和设计。主要分为两大模块：控制命令发送及传感器参数回显模块；图象采集及传输模块。其中前一个模块又分为上位机人机交互界面设计模块、机器人控制指令实现模块及下位机传感器信息无线回传显示模块。后一个模块分为下位机图象压缩流采集模块和无线传输并显示模块，应用到的技术主要有DirectShow和WinSocket。 最后，对本监控系统进行了模拟实验。在实验室内构建了基于802.11g、以无线路由器为中心的基础模式的无线局域网络，测试表明在150m内无障碍的空间中数据和视频图像传输满足远程监控的要求。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1引言

1.2论文的研究意义和目的

1.2.1地面移动机器人及其远程监控的现实意义

1.2.2课题研究的目的

1.3国内外研究成果与发展趋势

1.3.1国外研究成果概论

1.3.2国内研究成果概论

1.4论文研究的主要内容

2移动机器人系统的体系结构

2.1半自主移动作业机器人总体介绍

2.1.1移动机器人系统功能需求分析

2.1.2移动机器人指标要求

2.1.3多功能智能移动机器人本体结构

2.1.4机器人各部分系统选型

2.2移动机器人控制方案

2.2.1机器人控制系统方案

2.2.2机器人远程监控系统方案

3机器人远程监控系统原理分析

3.1机器人远程监控技术研究

3.1.1远程监控系统时间延迟

3.1.2典型远程监控系统构成

3.1.3视频监控技术应用

3.2无线局域网技术应用

3.2.1无线局域网的分类

3.2.2无线接入技术选用

3.2.3无线网络通信工作模型

3.2.4 TCP／IP协议栈简介

3.3 Socket通信原理

3.3.1套接字基本概念及分类

3.3.2流式套接字及数据报式套接字介绍

3.3.3网络阻塞的处理

3.3.4 Windows Sockets通信技术应用

4基于无线局域网的控制命令发送及传感器信息回显

4.1机器人控制系统网络平台搭建

4.1.1无线网络设备选用

4.1.2无线局域网连接方案

4.2远程监控系统上位机人机界面设计

4.2.1人机界面功能需求分析

4.2.2基于MFC的基本对话框界面设计

4.3机器人控制命令实现

4.3.1应用MSComm控件技术控制机器人电机运行

4.3.2 Socket编程实现控制指令无线发送

4.4传感器信息无线回传给上位机及显示实现

4.4.1下位机采集传感器信息

4.4.2传感器信息无线传输及在上位机显示技术

5基于无线局域网的机器人视频监控系统实现

5.1视频传输系统整体框架

5.2视频数据处理的相关知识

5.2.1色彩空间表示及其转换

5.2.2视频编码解码技术

5.3 DirectShow技术在视频监控系统中的应用

5.3.1 DirectShow介绍

5.3.2 DirectShow基本组件Filter工作原理

5.3.3 Filter Graph的构建原理

5.3.4 DirectShow应用开发过程

5.3.5视频采集实例编程

5.4数据压缩流的网络传输及显示程序设计

5.4.1服务器端模块的软件设计

5.4.2客户端模块的软件设计

5.5监控系统实验测试与分析

6总结与展望

6.1总结

6.2展望

致谢

参考文献

附录