【正文】 initButton=new QPushButton(init)。主要包括開機界面、機器學習界面、位置定位界面和圖像監(jiān)控界面。它由很小的三角錐體反射材料組成，能夠使光束準確地從反射板中返回，具有實用意義。 47 光電傳 感器原理圖 分為 發(fā)送器、接收器和檢測電路。 經(jīng)過比較，選擇 GY26 電子羅盤 ， GY26 是一款低成本平面數(shù)字羅盤模塊。 BFD1000 專門設計用作黑（白）線檢測的傳感器，特別適合復雜黑白線、交叉黑白線的檢測，它有 6 路高靈敏度的紅外傳感器（ 5 路巡線、 1 路蔽障），能夠?qū)诎拙€準確的識別， 具有 如下功能和特點： 集成 5 路循跡傳感器，適合復雜黑線（白線）的跟蹤，對于簡單的黑線（白線）尋取更不在話下。s e r i a l P o r t s a c 3 S e n d ( d a t a g r a m . d a t a ( ) ) 。 圖 41 通信模塊硬件結(jié)構(gòu)圖 網(wǎng)絡通信 監(jiān)控臺與機器人 之間的網(wǎng)絡信息有三類，圖像信息，位置狀態(tài)信息和指令信息； 鑒于信息的特征和網(wǎng)絡的特點， 采用 UDP 通信，分別開啟 2 個 udpSocket，分別用于傳輸圖像信息和位置指令信息，采用多線程的方式。一旦進入學習模式，決策模塊將在記憶系統(tǒng)中開辟相應的存儲空間，并根據(jù)環(huán)境信息融合單元提供的坐標方位、位移量等信息，在存儲空間中“留下痕跡”。綜合運算單元由 6410 系列 arm 開發(fā)板為核心部件，監(jiān)控單元由博創(chuàng) upcup210 開發(fā)板構(gòu)成。 2 通過超聲波傳感器實時監(jiān)測道路路面障 礙信息，監(jiān)測到障礙后自動避障。 程序開發(fā)過程中，程序燒寫、與開發(fā)板的通信是通過 NFS 文件系統(tǒng)實現(xiàn)的 ，硬件配置如圖 31 所示。 S5PV210 也包含了許多強大的硬件，用于提高任務運行的速度，例如動態(tài)視頻處理，音頻處理， 2D 圖形，顯示和縮放 等。 QT專業(yè)開發(fā) UI 界面，具有良好的跨平臺性并且設計的界面美觀、精制。 技術(shù)可行性 小區(qū)安防監(jiān)控機器人應用到的技術(shù)問題 主要包括傳感器信息融合、 視頻監(jiān)控、位置定位技術(shù) 等 。 產(chǎn)品穩(wěn)定性要高、速度要快。 全 國 大 學 生 嵌 入 式 物 聯(lián) 網(wǎng) 設 計 大 賽 客戶需求 通過對小區(qū)安防監(jiān)控機器人工作環(huán)境的分析和小 區(qū)保安人員的工作進行科學的分析，對客戶的需求進行梳理，歸納如下： 一、 用戶對“小區(qū)安防監(jiān)控機器人”的 客戶 需求： 在小區(qū)內(nèi)進行巡邏工作時，機器人能夠從保安室出來，自主行走，進行路徑規(guī)劃。 課題研究背景 目前視頻檢測機器人在國有 了長足的發(fā)展，通過無線進行圖像傳輸，從而完成視頻監(jiān)測的功能。 全 國 大 學 生 嵌 入 式 物 聯(lián) 網(wǎng) 設 計 大 賽 “博創(chuàng)杯”全國大學生嵌入式 物聯(lián)網(wǎng) 設計大賽 作品設計報告 小區(qū)安防 監(jiān)控 機器人 Residential security robot 設 計 報 告 組別： □工程碩士組 □本科組 □高職組 參選獎項 ： □標準賽項 □恩智浦 專 項 □ 風河專項 全 國 大 學 生 嵌 入 式 物 聯(lián) 網(wǎng) 設 計 大 賽 摘 要 當前，許多生活小區(qū)的治安巡邏任務由物業(yè)保安 人員 負責完成，巡邏任務靠人工實施往往會造成管理困難，薪酬糾紛不斷等問題，而保安人員很多時間疲于空轉(zhuǎn)，抓不住實質(zhì)性的防控重點。為了有效協(xié)助保安人員完成常規(guī)性的巡邏任務，及時了解防控區(qū)內(nèi)的治安狀況，準確實時的鎖定關(guān)鍵防控部位，同時也為了協(xié)助物業(yè)部門解決勞動力成本過高，有效安排、管理保安人員等問題， 本文開發(fā)的 小區(qū) 安防機器人能夠代替保安人員對小區(qū)進行安全巡邏，發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患，安防機器人 能夠代替保安人員在小區(qū)內(nèi)規(guī)定的路線上完成巡邏，監(jiān)測 小區(qū)周邊環(huán)境，并實時采集圖像傳遞給監(jiān)控人員，使得監(jiān)控人員足不出戶就可以對小區(qū)周邊的環(huán)境了如指掌，高效的完成對小區(qū)環(huán)境的巡邏任務。 在視頻檢測和位置定位這兩方面國內(nèi)外已經(jīng)有了長足的發(fā)展，技術(shù)基本成熟，有成功的應用案例 ，對本項目提供了技術(shù)的支撐。 四、產(chǎn)品質(zhì)量： 產(chǎn)品操作方法簡單。當小區(qū)安防機器人出現(xiàn)脫離軌道時可以進行遠程控制，使其回歸正常軌道，從而達到了雙重保障。監(jiān)控于機器人是戶外工作， 與監(jiān)控臺之間的通信是通過無線網(wǎng)絡， 處理信息量大，原因方案二，理由是： 全 國 大 學 生 嵌 入 式 物 聯(lián) 網(wǎng) 設 計 大 賽 CortexTMA8 外擴 BLINK 無線網(wǎng)卡； 機器人的控制設備由 UPMagic6410 和 2 塊 Ceil51， 原因是 機器人在工作狀態(tài)下處理的信息量大，位置信息和運動指令可能不能丟失的原因，三個硬件 設備分工協(xié)作 。 S5PV210 是一款 16/32 的 RISC 微處理器，具有低成本、低功耗、高性能等優(yōu)良品質(zhì)，適用于移動電話和廣泛的應用開發(fā)。 對機器人的運動控制是通過指令輸入、發(fā)送等操作完成，與之相關(guān)的人機交互程序要顯示在 LCD 屏上，另外圖像控制的指令發(fā)布、圖像顯示等交互程 全 國 大 學 生 嵌 入 式 物 聯(lián) 網(wǎng) 設 計 大 賽 序要顯示 LCD 屏上，配有 7’’LCD 觸摸屏，并且固定在底板上。 安防機器人對小區(qū)環(huán)境信息進行學習后，即可脫離人工干預，獨立進行工作（巡邏），在工作過程中，安防機器人依據(jù)學習過程中記憶的路徑信息自動沿著規(guī)定道路巡邏，并同時完成以下任務： 1 通過攝像頭獲取周圍環(huán)境的視頻數(shù)據(jù)，并通過無線網(wǎng)絡傳送到保安室監(jiān)控大屏顯示。 全 國 大 學 生 嵌 入 式 物 聯(lián) 網(wǎng) 設 計 大 賽 監(jiān)控單元驅(qū) 動 控 制 單 元綜 合 運 算 單 元環(huán) 境 監(jiān) 測 單 元超聲測障羅盤定向光電測速路徑循跡電量檢測視 頻 捕 獲充電機構(gòu)輪式行走機構(gòu)云臺環(huán) 境 信 息決 策 數(shù) 據(jù)無 線 網(wǎng) 絡 圖 34 安防監(jiān)控機器人整體結(jié)構(gòu)圖 環(huán)境監(jiān)測單元及驅(qū)動控制單元分別由兩片 8051 系列單片機完成。本項目中，機器人的學習功能的實現(xiàn)是通過模仿生物遠徙時會在沿途留下信息素，然后依靠搜索信息素正確找到目的地的功能進行設計的。 硬件結(jié)構(gòu)圖如圖 41 所示。C 5 1滿 足 ： 1 、 端 口 號 位 8 8 8 8 2 、 發(fā) 送 的 信 息 “ l e a r n M o d e ”發(fā) 送 “ O K ”c g 指 令指 令o r d e r S o c k e t r e a d D a t a g r a m ( ) 。p r o c e s s I m a g e D a t a保 存 圖 像 顯 示 區(qū) 域 i m a g e L a b l e向 9 8 8 8 端 口 發(fā) 送 廣 播 包 ， 內(nèi)容 ” s t a r t I m a g e “s h o w I m a g e （ ）3 、 數(shù) 據(jù) 包含 ” e n d ”1 、 數(shù) 據(jù) 包含 ” s t a r t ”i m a g e B u f f 清 零獲 取 圖 像 大 小重 置 i m a g e B u f f 空 間2 、 中 間 數(shù) 據(jù) 包返 回 i m a g e L a b e l s e t P i x m a p （ 圖 像數(shù) 據(jù) ）只 要 有 上 位 機 發(fā) 送 來 的 圖 像就 調(diào) 用 u d p R e c e i v e r 函 數(shù) 圖 44 圖像傳輸 sequence 傳感器融合模塊 安防監(jiān)控機器人可以在小區(qū)內(nèi)沿線行走， 本產(chǎn)品中采用的是 5 路 灰度 傳感 全 國 大 學 生 嵌 入 式 物 聯(lián) 網(wǎng) 設 計 大 賽 器，如圖 45 所示。 來源于電子羅盤的角度信息。 光電傳感器工作原理 如圖 47 所示。三角反射板是結(jié)構(gòu)牢固的發(fā)射裝置。 全 國 大 學 生 嵌 入 式 物 聯(lián) 網(wǎng) 設 計 大 賽 第五 章 詳細設計與實現(xiàn) “ 小區(qū)安防監(jiān)控機器人 ” 的人機交互界面 主要是指監(jiān)控單元的操作界面，也是 使用者 的主要操作界面。 adjustButton=new QPushButton(adjust)。 twoBitButton = new QPushButton(tr(2bitImage))。 imageClose = new QPushButton(stopThread)。 安防 監(jiān)控 機器人對小區(qū)環(huán)境信息進行學習后，即可脫離人工干預，獨立進行工作（巡邏），在工作過程中，安防 監(jiān)控 機器人依據(jù)學習過程中記憶的路徑信息自動 沿著小區(qū)的 道路 進行 巡邏，并同時完成以下任務： 通過攝像頭獲取周圍環(huán)境的視頻數(shù)據(jù)，并通過無線 網(wǎng)絡傳送到保安室監(jiān)控大屏顯示。 學習模式 為了使安防機器人可以在任何陌生的小區(qū)環(huán)境下進行獨立自主的工作，我們設計了學習與工作模式的功能。f i l e C o m m a n d = 1 。 fileCommand = 1。s39。 fileCommand = 1。f i l e C o m m a n d = 1 。 是否 記 錄 到 文 件f a l s ef i l e C o m m a n d= 0 。 依據(jù)運動參數(shù)（方向和運行里程）計算自己當前在小區(qū)中的坐標。 imageLayoutaddWidget(imageClose,3,7,2,2)。 moveLayoutaddWidget(infoText,0,6,1,2)。 leftButton=new QPushButton(left)。該界面 主要包括小區(qū)電子地圖顯示區(qū)域和 x,y 位置 信息顯示區(qū)域 ，具體的 界面元素如表 52 所示 。為了準確的避障，選取的元器件 必須測量精準，在 30厘米內(nèi)誤差不得大于 5 厘米 ，本產(chǎn)品采用的超聲傳感器如圖 48 所示。接收器有光電二極管、光電三極管、光電池組成。該產(chǎn)品精度高，穩(wěn)定性高， 能夠在任意位置得到準確的方位角，其輸出的波特率是 9600bps，數(shù)據(jù)以詢問方式輸出，具有校準功能 和 磁偏角補償功能，適應不同的工作環(huán)境。 輸出信號全部都為數(shù)字信號，方便與單片機相連。s e r i a l P o r t s a c 3 S e n d ( d a t a g r a m . d a t a ( ) ) 。 在監(jiān)控 平 臺雙擊“ learnMode” ， 監(jiān)控臺向 9888 端口發(fā)送廣播包 ，信息包含“ learnMode”，下層的 6410 收到廣播包后， 回發(fā) “ ok” 信息 ， 當監(jiān)控臺收到 信息 后， 就可以向機器人 發(fā)送運動指令了。 全 國 大 學 生 嵌 入 式 物 聯(lián) 網(wǎng) 設 計 大 賽 第四 章 概要設計 通信模塊 監(jiān)控單元 的硬件平臺 采用 Contex_A8 開發(fā)板 （簡稱 A8） ，安防監(jiān)控 機器人的硬件平臺是 由 C51 和 S51 兩 塊 51 單片機和 UPMagic6410 開發(fā)板 （簡稱 6410）組合而成 。 綜合運算 模塊 綜合運算單元作為機器人的控制中樞， 是安防監(jiān)控機器人的核心模塊，是機器人的中樞控制機構(gòu)， 主要具有以下功能： 環(huán)境信息數(shù)據(jù)融合 控制決策 視頻捕獲 遠程通信 綜合運算單元功能模塊之間 相互協(xié)同，進行工作， 對傳感器采集的信息進行融合，經(jīng)過科學、嚴密的分析作做出科學的決策， 如 圖 42 所示， 環(huán)境信息數(shù)據(jù)融合模塊的輸入、輸出數(shù)據(jù)流圖，其中視頻流