基于android平台的移动机器人远程控制系统的研究与实现

摘要

随着远程控制、互联网和移动机器人应用技术的快速拓展，利用远程终端来控制移动机器人已经在许多特定行业获得成功应用。目前，针对特定行业移动机器人远程控制的应用场景、模式及灵活个性还需要开展研究。本文以机房巡检机器人的特定应用场景要求为设计依据，并且结合常用的android手机控制系统以及公网转发服务器，设计了一款基于android平台的移动机器人远程控制系统。 论文首先给出了基于android平台的移动机器人远程控制系统的概要设计，即android终端通过公网管理转发服务器来实现对外网移动机器人的远程控制，讨论了公网管理转发服务器和android控制终端数据传输模块的实现。在此基础上，机房巡检机器人将采集到的视频图像数据经标准压缩编码后，通过公网管理转发服务器发送到android客户端，机房巡检员通过该客户端的可视化控制界面，可以根据现场实际情况对移动机器人进行远程控制。 在方案设计中，考虑到远程控制实时性的需求，本文采用UDP数据传输方式实现移动机器人和android客户端的数据交互，使用android中组件AudioRecord和AudioTrack来完成语音数据的采集与播放，使用nginx技术来解决公网转发服务器的负载均衡问题，使用mysql数据库技术来解决移动机器人端的视频数据存储问题。 最后，对移动机器人和android客户端之间数据传输的网络延时、系统实时视音频互动等功能进行了测试，结果表明，移动机器人和android客户端的数据传输延时较低，系统视音频互动效果良好，基本满足系统设计和实际应用需求。

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专用术语注释表

第一章 绪论

1.2.1 研究背景

1.2.2 研究意义

1.3.1 国外发展的现状

1.3.2 国内的发展现状

1.4本论文的研究重点内容

1.5本论文章节安排

第二章 基于android平台的移动机器人远程控制系统设计

2.1远程控制系统设计思想与结构

2.1.1 远程控制系统设计思想

2.1.2 远程控制系统结构设计

2.3 远程控制系统的管理转发服务器与android终端设计

2.3.1 管理转发器的系统结构与总体设计

2.3.2 管理转发器的硬件设计

2.3.3 移动端的系统结构

2.3.4 移动端的配置要求

2.4 远程控制系统导航控制子系统的结构设计

2.5 远程控制系统的各模块数据交互设计

2.5.1 机器人与管理转发服务器的数据交互方式

2.5.2 管理转发服务器内部数据的转换与交互

2.5.3 管理转发服务器与移动端的数据交互

2.6 本章小结

第三章 公网管理转发服务器的设计与实现

3.1 内外网之间通信方式的转换

3.1.1 中继方式

3.1.2 逆向连接方式

3.1.3 UDP打洞方式

3.2 公网管理转发服务器的设计

3.2.1 管理转发器系统结构设计

3.2.2 管理转发器的处理模型

3.2.3 管理转发器与移动端的通信协议

3.3 管理转发器系统实现

3.3.1 登入与注册模块实现

3.3.2 心跳机制的设计与实现

3.3.3 收发模块的实现

3.3.4 监控模块的实现

3.3.5 数据存储模块的实现

3.3.6 日志采集

3.3.7 nginx服务器实现

3.4 本章小结

第四章 Android移动端的详细设计

4.1 移动客户端的系统总体设计

4.1.1 Android客户端登录界面

4.1.2 android客户端视频显示界面

4.1.3Android客户端移动控制界面

4.2 数据库设计

4.2.1 系统的实体联系图与属性

4.2.2 数据逻辑设计

4.3 移动客户端语音采集与播放

4.4 android客户端管理模块的详细设计

4.5 本章小结

第五章 系统实现与测试

5.1 转发器的环境部署

5.2 远程控制系统管理模块

5.2.1 转发器的管理模块

5.2.2 移动端的管理模块

5.3 网络延时实验与分析

5.3.1客户端响应命令的时间差。

5.3.2 客户端响应命令的时间差原理。

5.3.3 客户单响应命令的时间差数据采集与统计。

5.4 测试

5.4.1 故障检查与处理

5.4.2 远程实时指导现场人员

5.5 本章小结

第六章 总结与期望

6.1总结

6.2展望

参考文献

附录1 程序清单

附录2 攻读硕士学位期间申请的专利

致谢