【正文】 .......................... 20 硬件結構 ................................................................................................ 20 網(wǎng)絡通信 ............................................................................................... 20 圖像監(jiān)控 ........................................................................................................... 22 圖像采集設備 ........................................................................................ 22 圖像傳輸 ............................................................................................... 23 傳感器融合模塊 ................................................................................................. 23 巡跡行走 ................................................................................................ 23 位置定位 ................................................................................................ 24 超聲避障 ................................................................................................ 26 第五章 詳細設計與實現(xiàn) ................................................................................................. 27 UI 界面 .............................................................................................................. 27 界面設計 ................................................................................................. 27 實現(xiàn)與效果 ............................................................................................. 29 學習模式 ........................................................................................................... 32 工作模式 ........................................................................................................... 35 第六章 系統(tǒng)測試 ........................................................................................................... 38 網(wǎng)絡通信測試用例 ............................................................................................. 38 傳感器測試用例 ................................................................................................. 39 學習功能測試用例 ............................................................................................. 40 工作功能測試用例 ............................................................................................. 41 全 國 大 學 生 嵌 入 式 物 聯(lián) 網(wǎng) 設 計 大 賽 BUG 的處理解決方案 ......................................................................................... 42 第七章 結論特色 ........................................................................................................... 46 附錄 ............................................................................................................................... 47 參考文獻 ........................................................................................................................ 48 全 國 大 學 生 嵌 入 式 物 聯(lián) 網(wǎng) 設 計 大 賽 第一章 緒 論 課題來源 隨著科學的發(fā)展，智能化家居小區(qū)進行 人們的生活，給人們的生活帶來了便捷與安全， 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，抓 不住實質性的防控重點。 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)內的治安狀況，準確實時的鎖定關鍵防控部位，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)了一種能夠代替保安人員在小區(qū)內規(guī)定的路線上完成巡邏，監(jiān)測任務的小區(qū)安防監(jiān)控機器人。對于安防小區(qū)的 安防 機器人這一領域 ，剛剛起步 ，機器人利用機器人攜帶的攝像裝置，實現(xiàn)小區(qū)內及周邊環(huán)境的異常情況的檢測與巡視，將檢測到的數(shù)據(jù)和圖像信息經(jīng)過無線傳輸系統(tǒng)發(fā)送到監(jiān)控室；通過監(jiān)控室監(jiān)控設備接收、顯示發(fā)回的數(shù)據(jù)和圖像資料。 機器人在小區(qū)內進行巡邏工作時，實時拍攝圖像并傳輸給監(jiān)控臺，在視頻監(jiān)控界面進行顯示，及時反饋 給保安人員。 全 國 大 學 生 嵌 入 式 物 聯(lián) 網(wǎng) 設 計 大 賽 第二章 系統(tǒng)方案 可行性分析 經(jīng)濟可行性 小區(qū)安防監(jiān)控機器人， 是安防監(jiān)控領域的新寵，代替保安人員對小區(qū)進行巡邏 ，不僅節(jié)省人力、物力的開支 ，還能夠提高小區(qū)安防巡邏工作的質量，克服由于保安人員長時間工作的而造成的工作懈怠，遺漏食 角的問題。 在以上方面，我們程序了一定的開發(fā)經(jīng)驗， 參加了多類嵌入式方面的競賽，程序了 一定 的經(jīng)驗。 全 國 大 學 生 嵌 入 式 物 聯(lián) 網(wǎng) 設 計 大 賽 第三章 總體設計 小區(qū) 安防機器人總體功能 主要包括機器學習和機器工作兩種模式， 本產(chǎn)品是安防監(jiān)控領域的新寵，代替保安人員對小區(qū)進行巡邏。集 S5PV210 具有良好的外部存儲器結構。 C o r t e x T M A 8L C D 觸 摸 屏U S B W I F Im o d u l eS 5 P V 2 1 0串 口網(wǎng)絡接口 圖 31 CortexTMA8硬件 配置 “安防監(jiān)控機器人 ”的 運動 控制機構由兩塊 Ceil51 擔當，分別命名為 C51和 S51。 3 通過羅盤實時測量自己的運行方向。環(huán)境監(jiān)測單元主要負責檢測機器人行走過程中路徑、障礙、方位等信息，在本設計中稱為 S51，外接超聲波測距、電子羅盤等傳感器，獲取到的環(huán)境信息經(jīng) 8051 串口送入綜合運算單元。對一些關鍵部位，機器人將根據(jù)人工指示，除了留下痕跡外，還另外留下特殊的標志， 決策模塊涉及的具體 功能子模塊關系如下圖 43 所示： 決 策 模 塊機 器人 左轉機 器人 右轉機 器人 前進機 器人 后退機 器人 學習 模式 開啟機 器人 工作 模式 開啟機 器人 定標緊 急返 航充 電位 置到 達起 落架 就位障 礙解 除避 障開 始遠 程通 信探 測遠 程緊 急命 令預 定地 點到 達起 始坐 標矯 正信 息素 嗅探信 息素 重建最 優(yōu)路 徑搜 索數(shù) 據(jù) 融 合 模 塊行 走 機 構 驅 動 單 元 圖 36 綜合運算單元模塊關系圖 上圖描述了綜合運算單元中的決策模塊與其它功能單元的銜接關系， 由于在本設計中，機器人共有三種運行模式即遠程控制模式、學習模式和工作模式，在不同的運行模式下決策模塊將有不同的決策算法，對不同的決策算法其輸入輸出數(shù)據(jù)流也互有差異。 Contex_A8 為開發(fā)平臺的監(jiān)控單元 6410 開發(fā)板 S51 C51 串口 1 Wifi 串口 2 Wifi T R T R 傳感器 執(zhí)行機構 全 國 大 學 生 嵌 入 式 物 聯(lián) 網(wǎng) 設 計 大 賽 雙戶雙擊監(jiān)控平臺的 “ startImage” 按鈕后， 監(jiān)控 平 臺向 8888 端口發(fā)送廣播包， 只有 6410 開發(fā) 板收到廣播包后，回發(fā) “ ok”信息，此時監(jiān)控 平 臺與 6410建立 網(wǎng)絡連接，用于 圖像 的傳輸。s o c k e t w r i t e D a t a g r a m ( . . . ) 。 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。輸入電壓低，功耗小，體積小。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。它可以在與光軸 0 到 25 的 全 國 大 學 生 嵌 入 式 物 聯(lián) 網(wǎng) 設 計 大 賽 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。 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。 downButton=new QPushButton(Down)。 GridLayout *moveLayout = new QGridLayout(moveTab)。 imageLayoutaddWidget(imageLabel,0,0,6,4)。 通過羅盤實時測量自己的運行方向。 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。i h f o R e c e i v e r ( )r u n T y p e = ‘ d ’ 。 runType =