基于互联网的移动机器人远程控制及全景视觉自主导航系统

摘要

机器人在现实中越来越广泛的应用极大的促进了机器人的研究，机器人的相关研究逐渐和多个领域相融合。其中由于网络和人人们的生活息息相关，机器人和网络的结合逐渐成为机器人研究领域内的一大热点。利用网络控制机器人不再是对异地简单机器设备的控制，而是朝着控制复杂功能机器人的方向发展。被控制的机器人已经从过去的简单机械设备发展到了现在的智能化机器人。在危险环境中，对远程控制机器人的应用越来越多，比如危险环境下的探测、远距离跨洲手术、军事国防等领域。远程控制系统中的机器人一般都搭载有视频采集设备。传统的视觉采集设备都利用平面镜头采集视频信息，平面镜头视场角度很小，范围只有40°到50°，只能够获取镜头正前方的局部信息，具有较大盲区，无法满足大范围观测要求的视野。
　　 本文开发了一种将全景视觉应用到远程控制中的系统，系统中机器人搭载的鱼眼镜头视角范围是180°～360°，一次性摄取整个半球域的全部场景，能为远程控制提供更多的环境信息。机器人在采集到全景图像信息后会把信息实时反馈到服务器，当用户登录网站后，服务器会对机器人反馈回来的实时视频信息进行编码，并按照一定的传输协议传输到浏览器中。除了对传统视觉采集方式进行改进外，本文还对传统的基于C/S架构模式的远程控制方式进行分析，提出了一种基于B/S架构模式进行开发的远程控制系统。基于B/S模式开发的系统利用网页浏览器登陆即可，无需开发专门的客户端程序。为了实现移动机器人的智能化，在远程控制的基础上加了移动车的全景视觉自主导航，先是远程控制移动机器人到设定好的航标下，然后启动机器人自动导航，机器人会对航标进行目标跟踪、定位，最后实现自主导航。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 研究现状

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.3 研究的目的和意义

1.4 文章的组织结构

第二章 全景视觉及全景视频处理方式

2.1 引言

2.2 全景视觉的优点

2.3 全景视觉的构建方式

2.4 全景视频采集方式

2.4.1 基于VFM的视频采集

2.4.2 基于JMF的视频采集方式

2.5 视频压缩

2.6 视频的实时传输

2.7 本章小结

第三章 远程控制系统的设计

3.1 引言

3.2 远程控制模式介绍

3.2.1 C/S模式

3.2.2 B/S模式

3.2.3 B/S模式与C/S模式比较

3.3 系统设计

3.3.1 系统功能设计

3.3.2 全景视频传输设计

3.4 本章小结

第四章 全景视觉自主导航的设计

4.1 引言

4.2 移动机器人路径生成

4.3 目标识别和追踪

4.4 移动机器人定位算法

4.5 再现阶段纠偏导航

4.6 本章小结

第五章 系统的实现及实验

5.1 引言

5.2 系统平台介绍

5.2.1 移动机器人平台

5.2.2 远程控制平台

5.3 系统实验及结果

5.3.1 安全性和权限控制

5.3.2 远程控制效果

5.3.3 全景视频实时传输实验及结果分析

5.3.4 全景视频实时反馈情况

5.3.5 远程控制下的示教再现自主导航实验

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 工作总结

6.2 研究展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢