【正文】 統(tǒng)設計的經(jīng)驗。方案一：硬件設計與實現(xiàn)：“小區(qū)安防監(jiān)控機器人”行走機構： 履帶式行走機構； 控制設備：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機軟件設計與實現(xiàn)開發(fā)語言：VC++； 圖像處理技術：圖像二值化、軌跡映射方案二：硬件設計與實現(xiàn)：“電力電纜故障監(jiān)測機器人”行走機構：輪式行走機構； 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軟件設計與實現(xiàn) 開發(fā)語言：； 圖像處理技術：圖像二值化、軌跡映射經(jīng)過充分的論證，我們選擇了技術方案二，小區(qū)安防機器人的信息主要包括兩類，一是圖像信息，二是位置信息和運動指令。本產(chǎn)品的創(chuàng)新點在于將學習功能賦予機器人，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)化的結構能夠在高端的通信服務中維持很高的內(nèi)存寬帶。硬件的選擇以滿足以下功能需要為依據(jù)：機器人與控制臺進行無線wifi通信，需要無線wifi模塊的支持， UPCUP210 型開發(fā)平臺，運動USBWIFI。其中C51指揮控制步進電機轉動， S51對傳感器采集的信息進行融合，為綜合運算單元傳遞重要的信息。上位機運動位置監(jiān)控視頻監(jiān)控機器學習/機器工作下位機網(wǎng)絡傳輸視頻傳輸路徑?jīng)Q策坐標定位視頻采集串口通信V4l2S51C51光電傳感器步進電機攝像頭電子羅盤灰度傳感器硬件層圖33 “安防小區(qū)監(jiān)控機器人”模塊關系圖 功能模塊安防機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)境進行學習，學習過程中機器人按照人工指示自動把小區(qū)路徑信息，方位信息，自身坐標系統(tǒng)信息以及需要重點巡邏的關鍵部位信息記憶下來，這些信息將作為機器人脫離人工指揮，獨立完成工作（巡邏）時的重要參考信息，學習過程事實上是機器人熟悉自己的工作環(huán)境的過程。 4 通過光電傳感器實時測量自己的運行速度和計算運行里程。 8 自動檢測電量，當自身電量不足時，向保安室發(fā)出通知，并自主返回充電塢充電。驅動控制單元主要依據(jù)綜合運算單元送來的決策數(shù)據(jù)完成對機器人行走電機，攝像頭旋轉舵機，充電起落架等動力單元的控制和調節(jié)，在本設計中稱為C51。機器人被安排在陌生的小區(qū)環(huán)境中執(zhí)行巡邏任務，如果無法學習環(huán)境信息那么將會使機器人的使用意義大打折扣。上圖綜合了三種運行模式下的輸入輸出數(shù)據(jù)流，并沒有嚴格區(qū)分各種運行模式及其對應的輸入輸出。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，采用科學的分包機制，分包發(fā)送圖像信息給監(jiān)控平臺，當監(jiān)控平臺收到數(shù)據(jù)包后，對數(shù)據(jù)包進行組包，并顯示相應的圖像。 圖42運動控制 sequence 圖像采集設備為了提高圖像的質量，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節(jié)，方便有蔽障需求的機器人設計。 圖45 灰度傳感器模塊圖安防監(jiān)控機器人運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。當有物體遮住時，會把相應信號線連接的管腳置成成低電位，代碼里進行計數(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)送器對準目標發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來源于半導體光源，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 界面設計“機器學習”界面的界面元素主要包括工作模式切換類按鈕，運動指令類按鈕，以及推桿電機的控制按鈕，如表51所示，各個界面元素的布局結構如圖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)控機器人在運動中拍攝到的圖像，該界面在工作模式下才有效，主要的界面元素布局結構如圖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)。……}學習模式的實現(xiàn)效果如圖54，工作模式的實現(xiàn)效果如圖55所示，視頻監(jiān)控模式的實現(xiàn)效果如圖56所示。 通過羅盤實時測量自己的運行方向。 接受保安人員遠程緊急通知，并按照通知完成規(guī)定的動作。在學習模式下，向機器人發(fā)送運動的指令，機器人收到后完成相應的動作，在機器人行走的過程中，不斷的將16位的路徑、狀態(tài)信息反饋給上位機，上位機收到這些信息后，交給路徑規(guī)劃模塊，采用K—最鄰近分類算法，對路徑進行規(guī)劃，學習算法的流程圖如圖54所示。 fileCommand = 1。 fileCommand = 1。s39。senderPort)。 if(str[0]==39。 (y)。amp。 } } }當機器人進入工作模式后，用戶通過上位機向機器人發(fā)送“開始工作”指令，機器人收到命令后，依據(jù)規(guī)劃好的最優(yōu)路徑和當前采集到環(huán)境信息，決策當前的運動路線，從而指揮運動機器在小區(qū)內(nèi)自主運動。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按鈕不可用設置問題解決方案在Display區(qū)域增加滑動條，當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定時器計時不準確解決方案改變定時器初值。更正后效果第七章 結論特色本款安防監(jiān)控機器人具有學習功能，能夠在人工協(xié)助下，對小區(qū)的路徑信息記憶存儲，一旦學習結束，就可以脫離人工干預，依據(jù)記憶在小區(qū)環(huán)境中自主運行。采用步進電機驅動，運行速度適中、制動準確可靠，為小區(qū)道路行人安全及機器人自身安全提供了可靠的保證。采用分層、模塊化設計，便于維護保養(yǎng)。Stevens，UNIX網(wǎng)絡編程（第一卷）.楊繼張(譯).北京：清華大學出版社，[15]劉海波，VC++，機械工業(yè)出版社，2003。北京：機器人技術與應用，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)控機器人具有自我決策的能力，當該機器人轉入工作模式后，將自主依據(jù)當前的運行信息與記憶信息進行模糊配準，當配準結果符合一定的條件后，機器人將對自己下一步的行為如路徑選擇、避障、返航充電等進行決策和調整。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)控機器人開發(fā)人員，進行了單元測試后，正式于2014年6月進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，并實施測試。amp。 QString str= QString(datagram)。圖55工作模式流程圖