机器人嵌入式硬件平台实时验证机制的研究与实现

摘要

近些年来，机器人教学与实践成为学校教育的一个重要环节，并得到国家的大力支持。教育机器人本身涉及多种门类不同学科的知识，在多个方面都能锻炼学生的能力，提高他们的综合素养。但在实际教学中，很多地区使用虚拟机器人软件完成教学任务，这与实体机器人教学相比，学生无法进行实际的动手操作，教学效果就大大折扣。另一方面，机器人学习的门槛较高，对编程水平有较高的要求，枯燥的编程语言很难激发学生的学习热情。且现有的C/S工作方式不灵活，需要在本地的机器上安装复杂的软件，费时费力。目前来说，一种基于网络化的机器人控制机制和反馈验证机制是十分有必要的。
　　本文的理论支撑是国家863课题“机器人模块化技术”，并在基于博创硬件“创意之星”的机器人开放开发系统的框架内完成主要工作。针对目前缺乏教育机器人的开放开发平台的情况，此系统能够实现在线的机器人应用程序的开发，验证和测试的工作。本文中的验证机制是指，用户通过图形化的方式编写机器人的应用程序控制机器人的运动，并通过平台返回的机器人的视频来验证程序的执行过程及业务处理逻辑的正确性。基于此，本文的主要工作如下：
　　第一，本文实现了一种在线的图形化的开发环境，减小了控制程序对底层平台和编译环境的依赖性，使编程方式变得简单化和生动化。此部分是实现整个验证机制的基础环节。具体的实现中，利用Jsplumb技术实现图元之间的连接并生成控制代码，并使用远程过程调用方法在服务器端进行代码的编译并返回编译后的结果，最后将执行代码下载到机器人平台上运行。
　　第二，本文的重点是在图形化控制机器人的基础上，设计并实现一个机器人的实时验证子系统。本文针对视频流这一传输媒介，将验证机制分为实时验证机制和准实时验证机制两种。实时验证机制就是在网络环境良好的条件下，用户在浏览器端可以远程实时地观看机器人的现场视频，达到验证的目的。在具体的实现中，我们通过对视频进行H.264编码，RTP协议传输等方式来保证实时性。而准实时验证机制是在网络条件较差时，通过AJAX技术实现的异步处理方式，用户也可以访问存储后的视频浏览到机器人的执行过程。

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第一章 绪 论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本论文的章节安排

第二章 相关技术介绍

2.1 Player开源操作系统

2.2 图形化编程理论及技术

2.3 远程过程调用RPC

2.4 本章小结

第三章 基于博创硬件的机器人开放开发系统介绍

3.1 系统模型

3.2 系统构成

3.3 本人完成的工作

3.4 本章小结

第四章 机器人图形化开发环境的设计与实现

4.1 图形化开发环境框架

4.2 图形化开发环境设计与实现

4.3 本章小结

第五章 机器人实时验证子系统的设计与实现

5.1 系统框架

5.2 主要功能模块设计

5.3 实时验证机制的实现

5.4 准实时验证机制的实现

5.5 本章小结

第六章 测试

6.1 图形化开发环境测试

6.2 机器人实时验证子系统测试

6.3 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 全文总结

7.2 后续工作

致谢

参考文献