基于网络的家庭安保机器人远程控制系统的分析与实现

摘要

随着网络技术的飞速发展，家庭安防系统采用网络技术实现远程监控、远程报警。然后如何能够使用较少成本实现多变家庭环境下的实时状态监控却是一个严峻的挑战。
　　我们将具有自主行走机器人引入家庭安防系统，通过视觉反馈获取机器人当前位置，并发出指令控制机器人移动，而机器人则定时将周围信息发送给使用者。以此实现用户对家庭环境的远程监控。
　　机器人控制技术是远程机器人研究热点之一。本文针对该子课题进行了一系列量的研究开发工作。本文首先针对机器人控制系统设计中的一些关键技术进行阐述。然后分别实现了基于C/S模式、基于B/S模式的方案。
　　基于C/S模式的方案需要自行设计消息通讯机制，使用不同的协议分别传输图像数据、消息命令；而B/S模式下，由于采用了中间件技术，实现了服务器端、客户端的松耦合，可移植性和扩展性大大提高。对两者之间的优点及缺点进行比较后，我们发现基于B/S模式的方案具有更好的可移植性和用户友好性。
　　我们针对B/S模式方案进行改进，创新地引入视频服务器，实现了网络实时视频流传输，进一步提高了用户体验。但是实验也表明，基于现有的视频编码标准，单纯采用软件编码器，不能够完全满足项目的实时要求。下一步的工作则是对机器人进行硬件升级，使用硬件编码技术，提高实时性能。
　　除了手动控制外，机器人自主巡逻也是安保机器人的重要功能，我们针对路径规划，开展了一系列的实验。由于硬件条件的限制，使用家庭安防机器人采集全局地理信息难以实现。我们使用了局部路径规划算法，初步使用人工势场方法实现避障算法。实验表明，人工势场算法存在局部最优解的问题，机器人在实际场景下可能出现死锁情况。后期，我们考虑将支持向量机算法引入，使用机器学习方法训练机器人，得到点与点之间的规划路径。