【正文】 統(tǒng)設(shè)計的經(jīng)驗(yàn)。方案一：硬件設(shè)計與實(shí)現(xiàn)：“小區(qū)安防監(jiān)控機(jī)器人”行走機(jī)構(gòu)： 履帶式行走機(jī)構(gòu)； 控制設(shè)備：UPMagic6410； 攝像頭：CMOS攝像頭； 傳感器：紅外測試、電子羅盤，灰度傳感器、光電傳感器 控制臺：PC機(jī)軟件設(shè)計與實(shí)現(xiàn)開發(fā)語言：VC++； 圖像處理技術(shù)：圖像二值化、軌跡映射方案二：硬件設(shè)計與實(shí)現(xiàn)：“電力電纜故障監(jiān)測機(jī)器人”行走機(jī)構(gòu)：輪式行走機(jī)構(gòu)； 操控器：UPMagic6410+2Ceil51； 攝像頭：USB攝像頭； 傳感器：超聲傳感器、電子羅盤，灰度傳感器、光電傳感器 控制臺：CortexTMA8軟件設(shè)計與實(shí)現(xiàn) 開發(fā)語言：； 圖像處理技術(shù)：圖像二值化、軌跡映射經(jīng)過充分的論證，我們選擇了技術(shù)方案二，小區(qū)安防機(jī)器人的信息主要包括兩類，一是圖像信息，二是位置信息和運(yùn)動指令。本產(chǎn)品的創(chuàng)新點(diǎn)在于將學(xué)習(xí)功能賦予機(jī)器人，使其具有智能性。北京博創(chuàng)興業(yè)科技有限公司開發(fā)的UPCUP210 型開發(fā)平臺，CPU采用CortexTMA8 CORE， UPCUP210 采用基于Samsung 公司最新的S5PV210 嵌式微處理器。這種優(yōu)化的結(jié)構(gòu)能夠在高端的通信服務(wù)中維持很高的內(nèi)存寬帶。硬件的選擇以滿足以下功能需要為依據(jù)：機(jī)器人與控制臺進(jìn)行無線wifi通信，需要無線wifi模塊的支持， UPCUP210 型開發(fā)平臺，運(yùn)動USBWIFI。其中C51指揮控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動， S51對傳感器采集的信息進(jìn)行融合，為綜合運(yùn)算單元傳遞重要的信息。上位機(jī)運(yùn)動位置監(jiān)控視頻監(jiān)控機(jī)器學(xué)習(xí)/機(jī)器工作下位機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸視頻傳輸路徑?jīng)Q策坐標(biāo)定位視頻采集串口通信V4l2S51C51光電傳感器步進(jìn)電機(jī)攝像頭電子羅盤灰度傳感器硬件層圖33 “安防小區(qū)監(jiān)控機(jī)器人”模塊關(guān)系圖 功能模塊安防機(jī)器人在真正投入工作前需要人工協(xié)助對指定的生活小區(qū)道路環(huán)境進(jìn)行學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)過程中機(jī)器人按照人工指示自動把小區(qū)路徑信息，方位信息，自身坐標(biāo)系統(tǒng)信息以及需要重點(diǎn)巡邏的關(guān)鍵部位信息記憶下來，這些信息將作為機(jī)器人脫離人工指揮，獨(dú)立完成工作（巡邏）時的重要參考信息，學(xué)習(xí)過程事實(shí)上是機(jī)器人熟悉自己的工作環(huán)境的過程。 4 通過光電傳感器實(shí)時測量自己的運(yùn)行速度和計算運(yùn)行里程。 8 自動檢測電量，當(dāng)自身電量不足時，向保安室發(fā)出通知，并自主返回充電塢充電。驅(qū)動控制單元主要依據(jù)綜合運(yùn)算單元送來的決策數(shù)據(jù)完成對機(jī)器人行走電機(jī)，攝像頭旋轉(zhuǎn)舵機(jī)，充電起落架等動力單元的控制和調(diào)節(jié)，在本設(shè)計中稱為C51。機(jī)器人被安排在陌生的小區(qū)環(huán)境中執(zhí)行巡邏任務(wù)，如果無法學(xué)習(xí)環(huán)境信息那么將會使機(jī)器人的使用意義大打折扣。上圖綜合了三種運(yùn)行模式下的輸入輸出數(shù)據(jù)流，并沒有嚴(yán)格區(qū)分各種運(yùn)行模式及其對應(yīng)的輸入輸出。通信模塊處理的主要信息包括圖像信息、命令信息和位置信息。下層的6410將攝像頭拍攝的圖像，采用科學(xué)的分包機(jī)制，分包發(fā)送圖像信息給監(jiān)控平臺，當(dāng)監(jiān)控平臺收到數(shù)據(jù)包后，對數(shù)據(jù)包進(jìn)行組包，并顯示相應(yīng)的圖像。 圖42運(yùn)動控制 sequence 圖像采集設(shè)備為了提高圖像的質(zhì)量，我們采用高清的攝像頭，經(jīng)過比較我們選取卓為科技（SOVIC）的鷹眼攝像頭313， 30萬像素 CMOS感光芯片，如圖43所示，產(chǎn)品參數(shù)如表41所示。 有一路蔽障用的紅外傳感器，蔽障距離可以通過滑動變阻器調(diào)節(jié)，方便有蔽障需求的機(jī)器人設(shè)計。 圖45 灰度傳感器模塊圖安防監(jiān)控機(jī)器人運(yùn)動位置信息來源于光電傳感器和電子羅盤，如圖46所示。輸入電壓低，功耗小，體積小。當(dāng)有物體遮住時，會把相應(yīng)信號線連接的管腳置成成低電位，代碼里進(jìn)行計數(shù)，滿足發(fā)送條件（目前是任意左右光電個數(shù)大于等于2）時發(fā)送，并把計數(shù)器清空，方便下次重新計數(shù)。發(fā)送器對準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來源于半導(dǎo)體光源，發(fā)光二極管(LED)、激光二極管及紅外發(fā)射二極管。在其后面是檢測電路，它能濾出有效信號和應(yīng)用該信號。它可以在與光軸0到25的范圍改變發(fā)射角，使光束幾乎是從一根發(fā)射線，經(jīng)過反射后，還是從這根反射線返回。2. 模塊自動發(fā)送8個40khz的方波，自動檢測是否有信號返回；3．有信號返回，通過IO口ECHO輸出一個高電平，高電平持續(xù)的時間就是超聲波從發(fā)射到返回的時間。 UI界面 界面設(shè)計“機(jī)器學(xué)習(xí)”界面的界面元素主要包括工作模式切換類按鈕，運(yùn)動指令類按鈕，以及推桿電機(jī)的控制按鈕，如表51所示，各個界面元素的布局結(jié)構(gòu)如圖51所示。表52 位置定位界面元素按鈕名類型功能2bitimageQPushButton二值化小區(qū)電子地圖workmodeQPushButton切換到工作模式infoListQTextBrowserx,y位置信息imageLableQLabel在小區(qū)電子地圖顯示機(jī)器人的位置信息圖52 位置定位界面“圖像監(jiān)控”界面主要是用于顯示小區(qū)安防監(jiān)控機(jī)器人在運(yùn)動中拍攝到的圖像，該界面在工作模式下才有效，主要的界面元素布局結(jié)構(gòu)如圖53所示。downButton=new QPushButton(Down)。stopButton=new QPushButton(stop)。 GridLayout *moveLayout = new QGridLayout(moveTab)。 moveLayoutaddWidget(workConnect,4,6,1,1)。 imageLayoutaddWidget(imageLabel,0,0,6,4)?！瓆學(xué)習(xí)模式的實(shí)現(xiàn)效果如圖54，工作模式的實(shí)現(xiàn)效果如圖55所示，視頻監(jiān)控模式的實(shí)現(xiàn)效果如圖56所示。 通過羅盤實(shí)時測量自己的運(yùn)行方向。 接受保安人員遠(yuǎn)程緊急通知，并按照通知完成規(guī)定的動作。在學(xué)習(xí)模式下，向機(jī)器人發(fā)送運(yùn)動的指令，機(jī)器人收到后完成相應(yīng)的動作，在機(jī)器人行走的過程中，不斷的將16位的路徑、狀態(tài)信息反饋給上位機(jī)，上位機(jī)收到這些信息后，交給路徑規(guī)劃模塊，采用K—最鄰近分類算法，對路徑進(jìn)行規(guī)劃，學(xué)習(xí)算法的流程圖如圖54所示。 fileCommand = 1。 fileCommand = 1。s39。senderPort)。 if(str[0]==39。 (y)。amp。 } } }當(dāng)機(jī)器人進(jìn)入工作模式后，用戶通過上位機(jī)向機(jī)器人發(fā)送“開始工作”指令，機(jī)器人收到命令后，依據(jù)規(guī)劃好的最優(yōu)路徑和當(dāng)前采集到環(huán)境信息，決策當(dāng)前的運(yùn)動路線，從而指揮運(yùn)動機(jī)器在小區(qū)內(nèi)自主運(yùn)動。sender, amp。 infoTextinsertPlainText(temp)。 if(!()) { lineInfo = ()。connect 按鈕雙擊一次后變成了灰色，不能再次使用原因分析Display區(qū)域太小connect按鈕不可用設(shè)置問題解決方案在Display區(qū)域增加滑動條，當(dāng)信息不能完全顯示時，出再滑動條。更正后效果BUG編號3制作日期2014/6/7測試者魏亮模塊名檢查日期2014/6/8更正人史海燈現(xiàn)象描述有誤差原因分析單片機(jī)定時器計時不準(zhǔn)確解決方案改變定時器初值。更正后效果第七章 結(jié)論特色本款安防監(jiān)控機(jī)器人具有學(xué)習(xí)功能，能夠在人工協(xié)助下，對小區(qū)的路徑信息記憶存儲，一旦學(xué)習(xí)結(jié)束，就可以脫離人工干預(yù)，依據(jù)記憶在小區(qū)環(huán)境中自主運(yùn)行。采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，運(yùn)行速度適中、制動準(zhǔn)確可靠，為小區(qū)道路行人安全及機(jī)器人自身安全提供了可靠的保證。采用分層、模塊化設(shè)計，便于維護(hù)保養(yǎng)。Stevens，UNIX網(wǎng)絡(luò)編程（第一卷）.楊繼張(譯).北京：清華大學(xué)出版社，[15]劉海波，VC++，機(jī)械工業(yè)出版社，2003。北京：機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用，1998[3][4]孫更新，賓晟，[5][6][7][8][9]詹青龍。操作簡單、界面友好，用戶在使用過程中不需要花費(fèi)太多的精力掌握操作方法，操作指令等內(nèi)容。本款安防監(jiān)控機(jī)器人具有自我決策的能力，當(dāng)該機(jī)器人轉(zhuǎn)入工作模式后，將自主依據(jù)當(dāng)前的運(yùn)行信息與記憶信息進(jìn)行模糊配準(zhǔn)，當(dāng)配準(zhǔn)結(jié)果符合一定的條件后，機(jī)器人將對自己下一步的行為如路徑選擇、避障、返航充電等進(jìn)行決策和調(diào)整。更正后效果BUG編號6制作日期2014/6/7測試者魏亮模塊名檢查日期2014/6/8更正人史海燈現(xiàn)象描述圖像傳送有延時原因分析圖像信息量大；位置信息量大。更正后效果BUG編號2制作日期2014/6/7測試者魏亮模塊名檢查日期2014/6/8更正人史海燈現(xiàn)象描述有誤差原因分析地球磁場、電纜、電線等相互干擾。 } }第六章 系統(tǒng)測試在小區(qū)安防監(jiān)控機(jī)器人開發(fā)人員，進(jìn)行了單元測試后，正式于2014年6月進(jìn)入集成測試和功能測試階段，依據(jù)功能模塊抽取功能測試的測試用例表，并實(shí)施測試。amp。 QString str= QString(datagram)。圖55工作模式流程圖