【正文】 } var state = ()stateOrFault。 （ 4）“后退”鍵：通過控制機器人左右輪子的轉向來實現(xiàn)機器人向后行進。 編譯運行后可看到攝像頭圖像監(jiān)控畫面 如圖 所示： 圖 攝像頭圖像監(jiān)控畫面 機器人進行室內巡視時的實時監(jiān)控圖，如圖 所示，帶有攝像頭實時監(jiān)控畫面和機器人在室內的位置，這樣就可以更好的觀察和判斷實時監(jiān)控的畫面是否如實的反映機器人所在處的情況。 ((60), _dateTimePortImage)。 圖 沿墻走 特殊情況 擬合示意圖 實時監(jiān)控 獲取攝像頭數(shù)據(jù) 攝像頭數(shù)據(jù)的獲取過程與激光數(shù)據(jù)的獲取過程類似定義一個獲取攝像頭數(shù)據(jù)的任務函數(shù) UpdateImage。再根據(jù)斜率 D 按照公式（ 38）計算出角度 ? 。而將這個 180176。因為本文for (int i = laserCount / 2。 if ([i] 500) { (, )。 寧波大學 信息科學與工程學院 本科畢業(yè)設計（論文） 3 圖 避障程序 圖 這 條 語句是將 存 放在 sensorState的 DistanceMeasurements 屬性中 的 激光數(shù)據(jù) 賦值給我們設的整型變量 laserCount。 ~90176。 ((60), _dateTimePort)。為此我們專門引入了手動控制器來增加操作的靈活性和多樣化的功能。能創(chuàng)建滿足關鍵性要求的 多層次 智能客戶端、 Web、 或基于 Microsoft Office 等 應用程序。的半圓分成 0~360 共 361 份，其角度分辨率為 176。 因此 結臺 我 國 的基本國 情， 且 考慮到 移動 機器人的 市場 等相關因素 ， 我們 必須在 以下幾個方面上進行努力 ： (1)必須降低成 本 ， 研發(fā)出能夠滿足不同功能需求的相關系列產品 。本文以自主移動機器人為平臺，主要任務與目標是在 Robotic Studio 仿真系統(tǒng)中建立差分驅動輪式移動機器人 進行巡視 仿真環(huán)境，通過 獲取激光數(shù)據(jù)和攝像頭數(shù)據(jù)來完成路徑規(guī)劃，避障和 實時監(jiān)控 ，設計 手動控制界面來手動控制機器人進行巡視 。 80 年代，美國國防高級研究計劃局揭開了世界范圍內全面研究 移動 機器人的序幕。 Robotic Studio 仿真系統(tǒng)中編程實現(xiàn)機器人 在室內進行巡視 。 根據(jù)圖 ， 機器人的位置和姿勢的表達形式 為 ( x ， y ， θ ) ， 其中 ( x ， y) 為 機器人重心到坐標軸邊界的距離 ， θ 為機器人 與坐標軸 X的夾角 ， 則 x= cosy= sin=??????????????? （ 22） 式 （ 22） 說明，我們可以講對機器人線速度和角速度的控制轉化對機器人左右輪子的速度的控制。 路徑規(guī)劃 路徑規(guī)劃， 路徑規(guī)劃 是 機器人在室內進行巡視的基本環(huán)節(jié) 。為了獲取激光數(shù)據(jù)，我們去要向激光傳感器發(fā)送一個 Get 消息，等待其返回后即可得到激光傳感器數(shù)據(jù)了。 本文所采用的避障方法： 獲取激光數(shù)據(jù)后，我們可以根據(jù)獲取的數(shù)據(jù)編寫一個避障的控制程序，即當激光檢測到的前方障礙物距離小于 500mm，就轉個方向。這樣就 實現(xiàn) 了機器人的 避障 功能 。 i laserCount / 2。范圍內有障礙物且只 小于 500 的安全距離 時，機器人向右轉的避障程序如下圖所示。 寧波大學 信息科學與工程學院 本科畢業(yè)設計（論文） 3 研究的重點不是路徑規(guī)劃，而是室內巡視機器人的設計，所以考慮的到執(zhí)行的難以程度 ，所到達的效果（由于機器人要進行巡視，本身帶有攝像 頭，那么沿墻走就可以到達看得到室內的一切這個效果）等，選擇沿墻走這種方法就可以到達要求的效果，因此選擇沿墻走的路徑規(guī)劃方法。范圍內的點，再經過篩選，我們選擇距離為 50mm~1200mm 之間的點進行擬合。 圖 沿墻走擬合示意圖 寧波大學 信息科學與工程學院 本科畢業(yè)設計（論文） 20 機器人沿墻走巡視的特殊情況 機器人在內室進行巡視時，經常會出現(xiàn)機器人走到直角地帶，如圖 所示。 bytesPerPixel == 3) || ( == amp。 Size size = new Size(0, 0)。 圖 手動控制操作面板示意圖 手動控制操作面板上有前進，后退，左轉，右轉，加速，減速，自動 /手動切換和啟動 /暫停仿真引擎 8 個按鍵。 } public bool paused。 yield break。為了能夠在窗體中向主服務程序發(fā)送消息，我們首先需要把主服務程序的消息端口告訴窗體類，在窗體類中新增一個全局變量保存主服務程序的消息端口： 圖 然后，在 中定義所需要的消息體類型： 圖 同時在服務端口中新增一個 PauseEngine 消息，將 zmhOperations 改為： 圖 在創(chuàng)建窗體時，把消息端口傳遞給窗體類中的全局變量 _mainPort。 我們 設計出一個 可視化 的 操作界面 來 介入機器人 的 仿真過程，譬如啟動 /暫停仿真， 自動 /手動的切換， 手工設置機器人的速度和 前進、后退、左轉、右轉等 。 }))。 if (rgbData != null) { || != srcDataWidth || != srcDataHeight || ( == amp。由于程序中的坐標軸與數(shù)學定義上的坐標軸不一樣，因此我們要對使用的角度進行轉換，見公式（ 39） 。（ 2）當激光打在墻上的個數(shù)大于 3 時（ n＞ 3），與墻的距離小于 8000mm（ d＜ 8000mm）時，此時就要進行擬合； 寧波大學 信息科學與工程學院 本科畢業(yè)設計（論文） 18 圖 機器人沿墻走巡視的實現(xiàn) 設定機器人的右側始終靠近墻 ， 當機器人靠近墻時， 為了分析方便，現(xiàn)我們 取激光打在墻上的 A1~A10 十個點 ， 如圖 所示， 而我們需要的是落在 0176。 } } Activate((false, _dateTimePort, UpdateLaser))。 （ 2）當激光檢測到 90176。i++ int laserCount = 。 ~120176。 這樣只能執(zhí)行一次，為了使 UpdateLaser 任務不斷重復執(zhí)行，我們在 UpdateLaser 任務函數(shù)的結尾再加上上述兩句，這樣的話 UpdateLaser 就能不斷地重復了。 總的控制步驟可以概括如下：機器人從 激光 傳感器 獲得數(shù)據(jù)→進行運算→輸出控制命令。 寧波大學 信息科學與工程學院 本科畢業(yè)設計（論文） 3 避障 避障， 就是機器人在接收到激光傳感器傳來的關于前方障礙物的距離信息后，根據(jù)已經編寫好的程序來控制機器人偏轉的方向和角度達到避開障礙物的目的。 圖 機器人平面圖 接下來，我們 對二 輪 差分輪式移動機器人 進行 相關的 分析 ， 現(xiàn)在 分別設仿真機 器人的左輪子的速度為 1v ，右輪子的速度為 rv 。 4. 通過編程來實現(xiàn)對機器人進行手動控制進行巡視 ； 雖然自動巡視具有很多的優(yōu)點，如方便，快捷，自主等，但是也有些不足，比如操作不靈活，功能單一等。目前研究的方向主要是人工智能技術，即在復雜環(huán)境下機器人能夠進行自主推理、規(guī)劃和控制，并且它還安裝有視覺、距離和碰撞等傳感器，可以通過計算機對采集的圖像進行處理和任務規(guī)劃等功能。正是由于這些人流，物流集散場所在數(shù)量和規(guī)模上的不斷增加， 隨之而來的是這些場所中各種設備、裝置的 自動化需求 也越來越高 。 (3)保證 移動 機器人 能夠 正常巡 視 并正確的 呈現(xiàn)出當前環(huán)境的具體狀況 。如圖 所示。同時 Visual Studio 20xx 支持項目模板、部署程序 和 調試器。 寧波大學 信息科學與工程學院 本科畢業(yè)設計（論文） 8 3 仿真 機器人巡視算法 及 實現(xiàn) 仿真環(huán)境建立及編程調試 仿真環(huán)境建立 首先啟動 Microsoft Visual Simulation Environment 20xx 仿真軟件， 選擇軟件自帶的Apartment Environment 場景， 然后在場景中添加一 個差分驅動輪機器人，并且 機器人上添加攝像頭、激光傳感器 。 } PortDateTime _dateTimePort = new PortDateTime()。 ~120176。 ~90176。 Activate((false, _dateTimePort, UpdateLaser))。 i++) { if ([i] 500) { (, )。一份， 如圖 所示。和小于 90176。 Size size = new Size(0, 0)。 圖像顯示及刷新 從攝像頭 獲取 到圖像數(shù)據(jù)以后，我們希望能把圖像在窗口中直觀地顯示出來，所以要添加一個窗體，在窗體中添加一個 PictureBox 控件來顯示圖像。 = new Size(, )。 （ 6）“右轉”鍵：通過控制機器人左右輪子的轉速來實現(xiàn)機器人的轉向，向右轉時， 左輪的速度應大于 右 輪的速度。 //改變暫停狀態(tài) var replace = new (state)。 if (HasError(stateOrFault)) //如果有錯誤，報錯并返回 { LogError(Failed to get state of simulation engine.)。 （ 2）“啟動 /暫停仿真引擎”鍵：簡易方便的開啟和關閉仿真引擎，而不必每次都通過修改 xml 文件，將其中的 Pause項由 true 改成 false。 寧波大學 信息科學與工程學院 本科畢業(yè)設計（論文） 3 圖 刷新圖像程序 這段程序是 將 Bitmap 圖像保存到類屬性 bmpWebcam 變量中 ， 讓 pictureBox 空間顯示圖像 ， 根據(jù)圖像大小重新設置 pictureBox 控件的尺寸 。 else destBitmap = new Bitmap(srcDataWidth, srcDataHeight, )。然后對 轉換后的點 運用最小二乘直線擬合，經過計算得出擬合后的直線 Y=C+DX，其中 C,D 由最小二乘直線擬合法求出（ 假設 紅線為擬合后的路線），見公式（ 34）， (35)。 i i ii i iix =d co sy =d sini=2?????????? （ 37） 式中， id 是第 i 束激光到墻壁的距離， i? 是是第 i 束激光的角度。 根據(jù)最小二乘原理求得： n n n n2i i i i ii= 1 i= 1 i= 1 i= 1nn2iii= 1 i= 1n n ni i i ii= 1 i= 1 i= 1nn2iii= 1 i= 1y x x y x=n x xn x y x y=n x xAB??????????????? ? ? ???? ? ???22（ ） （ ）（ ）（ ） （ ） （ 34） 或 niii= 1nii= 1= y xx x y y=xxABB? ??? ???????????? 2（ ）（ ）（ ） （ 35） 機器人 沿墻走 巡視 的設計 機器人沿墻走的 仿真圖如圖 所示。 這里我們可以根據(jù)獲得的傳感器信息 ，即障礙物的尺寸、形狀和位置等信息 ，然后對這些信息進行處理，并根據(jù)所要到達的效果來設計一條最合適的路徑 。 yield break。 ~90176。的范圍分成左右各 30176。 //激光數(shù)據(jù)放在 sensorState的 Dis