【正文】 tanceMeasurements屬性中。一旦遇到什么情況，我們可以 第一時間知道并及時的做出相應的正確的反應。 VS20xx 引入了 250 個新特性，整合了對象、關系型數(shù)據(jù)、 XML 訪問方式，語言更加簡潔。 激光傳感器 本文中 所用的 仿真 激光傳感器是 按照 德國 SICK 公司生產(chǎn)的 LMS200 設計的 ，它的掃描范圍最大可以到達 8m，掃描角度為 180176。很多高校和研究機 構對 移動 機器人各方面的功能展開了廣泛的研究。 承諾人（簽名）： 年 月 日 寧波大學信息科學與工程學院本科畢業(yè)設計（論文） 3 室內(nèi)巡視機器人設計和仿真實現(xiàn) 【摘要】 巡視機器人是一個集環(huán)境感知、路線規(guī)劃、動態(tài)決策、行為控制等功能集于一體的綜合系統(tǒng)，采用巡視機器人進行定點監(jiān)控巡視或不間斷自動巡視將是目前一種可行的解決方案。 90 年代， 移動 機器人進入更高層次的研究領域，其研究的主要內(nèi)容在于研發(fā)出高水平的環(huán)境信息傳感器、信息處理技術、高適應性的 移動 機器人控制技術和真實環(huán)境下的規(guī)劃技術等。寧波大學 信息科學與工程學院 本科畢業(yè)設計（論文） 3 2 室內(nèi)巡視機器人 設計 的總體方案 研究任務 本文的研究任務主要為機器人的自動巡視和手動控制巡視兩部分，其中包括路徑規(guī)劃，避障，實時圖像顯示等內(nèi)容。 由式 （ 23） 得 : d=??? 室內(nèi)巡視機器 人的 開發(fā)環(huán)境 仿真環(huán)境 Microsoft Robotics Developer Studio 20xx R3 本文所采用的仿真環(huán)境是 Microsoft Robotics Developer Studio 20xx R3， 微軟機器人 的 通用開發(fā)平臺 Robotics Developer Studio 20xx 第三個版本 R3 版本 ，簡稱 RDS 20xx R3。 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 。 zmhService 類中定義一個時間端口： 圖 定義時間端口程序 在類方法 Start 中，啟動計時器： IEnumeratorITask UpdateLaser(DateTime dateTime) { var sensorOrFault = ()。 范圍的，我們?nèi)≈虚g的 60176。 ((600), _dateTimePort)。 LogInfo(Obstacle Avoid!)。 在這里，我們用到了差分驅(qū)動輪的消息端口 _simulatedDifferentialDriveServicePort，并根據(jù)激光數(shù)據(jù)向其發(fā)送驅(qū)動參數(shù)。 圖 沿墻走示意圖 最小二乘原理 設有一獨立等精度的測量列 i? （ i=1， 2， 3， ， n），其殘差（或偏差）為 i? = i??? ，殘差的平方和為： n n n222i i ii = 1 i = 1 i == = n? ? ? ? ??? ? ? 21（ ） （ ） （ 31） 式中， n ii=1= n?? ? 。然后 通過極坐標的轉(zhuǎn)換 將篩選出來的點轉(zhuǎn)換 成 對應 平面 坐標 ， 極坐標轉(zhuǎn)換公式 見式（ 37）。 當機器人靠近墻時， 我們需要的是落在 0176。 bytesPerPixel == 3) || ( == amp。 size = 。如圖 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 圖 把主服務程的主端口傳遞給窗體。 var fault = 。 手動控制器的實現(xiàn) 現(xiàn)在我們 以啟動 /暫停仿真引擎為例。 } 寧波大學 信息科學與工程學院 本科畢業(yè)設計（論文） 24 圖 仿真環(huán)境下的實時 監(jiān)控畫面 手動控制 器的設計 上文講到的都是機器人自動巡視，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。 ()。 }, failure = { LogError(())。 ~90176。 圖 沿墻走激光 束分布 示意圖 （ 2）沿墻走的判斷 設激光打在墻上的個數(shù)為 n，機器人與墻的距離為 d。 ((200), _dateTimePort)。 } 寧波大學 信息科學與工程學院 本科畢業(yè)設計（論文） 14 圖 這兩條程序是用來刷新激光數(shù)據(jù)，這里我們設定的定時器定時時間是 200ms，即 。 int i = laserCount/3。 ~90176。 第二句啟動一個延時計數(shù)，當經(jīng)過 600 毫秒后，就往 _dateTimePort 發(fā)送一個消息。因此，總共需要添加四個 Partner：Simulation Engine, Simulated Generic Differential Driver, Simulated Laser Range Finder, Simulated Webcam。 圖 總體巡視方案結構框圖 傳感器數(shù)據(jù)接口 激光傳感器、攝像頭數(shù)據(jù)的接口，它主要是將采集到激光傳感器、攝像頭的數(shù)據(jù)實時的傳送到機器人。 寧波大學 信息科學與工程學院 本科畢業(yè)設計（論文） 4 差分驅(qū)動輪 本次研究中 所使用的 仿真 機器人是采用輪式結構，由 2 個驅(qū)動輪和一個輔助輪組成。 課題的 主要工作如下： Robotic Studio 仿真系統(tǒng)，掌握建立機器人仿真環(huán)境和編程控制 機器人的基本方法； ； 本文中我們要求機器人完成的動作都是在改變機器人左右輪子的速度來實現(xiàn)的，所以我們的重點是掌握機器人左右輪速度的控制上。 本文主要綜述 室內(nèi)巡視機器人設計的相關問題，并進行問題分析及提 出相關的解決方案。將機器人用于 巡視 工作，具有廣闊的應用前景，近年來已受到國內(nèi)外的重視 ， 成為服務機器人的一個新研究方向。 論文的主要內(nèi)容 本論文的主要內(nèi)容是在 Robotic Studio仿真系統(tǒng)中建立差分驅(qū)動輪式機器人的 室內(nèi)巡視 仿真環(huán)境，通過 編寫程序 對激光傳感器數(shù)據(jù)的采集和處理 ， 規(guī)劃機器人的運動路徑及避障 ， 使 其能夠自主巡視，再將攝像頭采集到的圖像顯示出來， 進行實時監(jiān)控， 然后 在設計一個手動控制功能，即手動控制機器人進行巡視 。一旦遇到什么情況，我們可以第一時間知道并及時的做出相應的正確的反應。 總體方案主要包括： 激光傳感器、攝像頭數(shù)據(jù)的接口，避障， 路徑規(guī)劃， 實時監(jiān)控，手動控制。我們在仿真環(huán)境中使用了差分驅(qū)動輪，激光， Web 攝像頭。由于 _dateTimePort 的消息類型是 DateTime，所以我們需要重新定義UpdateLaser 任務為： IEnumeratorITask UpdateLaser(DateTime dateTime)。當激光檢測到 60176。 圖 這段程序是實現(xiàn)避障，當機器人與障礙物的距離小于 500mm 時，機器人的右輪子的速度就減小，而左輪子的速度不變，這樣就實現(xiàn)了機器人向 左 轉(zhuǎn)；當機器人與障礙物的距離大于 500mm 時，機器人左右輪的速度保持不變且一樣，這樣機器人就直線前進。 yield break。 Activate((false, _dateTimePort, UpdateLaser))。 ? ?iid = ii=2D?????? （ 36） 式中， i 表示激光束的第 i 束。而我們這里計算出來的角度 ? 的范圍是 90176。 size = 。程序如下： (new RunForm(() = { _laserDataForm = new LaserData()。 (true)。 （ 8）“減速”鍵： 將加速的速度值預先通過程序編寫出來，然后當按下此鍵時實現(xiàn)速度寧波大學 信息科學與工程學院 本科畢業(yè)設計（論文） 26 的 減少。 yield return ()。 接下來，我們要為 PauseEngine 消息編寫消息處理任務函數(shù)： 圖 [ServiceHandler()] public virtual IEnumeratorITask PausedEngineHandler(PausedEngine state) { var stateOrFault = ()。 圖 手動控制操作面板 控制原理 示意圖 手動操作面板控制的 功能 手動控制操作面板上有前進，后退，左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)，加速，減速，自動 /手動切換和啟動 /暫停仿真引擎 8 個按鍵。 }, failure = { LogError(())。amp。 ~45176。 最后 對 轉(zhuǎn)換后的坐標 運用最小二乘 直線 擬合，經(jīng)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，見公式（ 34）， (35)。 當其殘差 i? = i??? 滿足 n 2ii=1??=min 時，顯然對于任何 ? 而， i i in n n2i i ii= 1 i= i=nniii= i====n = nX X XX X XX? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ??? ? ? ? ????????????? ? ???22112 2 211（ ） （ ）（ ） （ ）+2（ ） （ ）（ ） （ 32） 當 X= ? 時， nii=??21取得最小值，以上就是最小二乘原理。 路徑規(guī)劃 路徑規(guī)劃 是 機器人在室內(nèi)進行巡視的基本環(huán)節(jié) 。 Activate((false, _dateTimePort, UpdateLaser))。 寧波大學 信息科學與工程學院 本科畢業(yè)設計（論文） 12 避障示意圖如下所示： 圖 （ a） 機器人避障示意圖 圖 （ b） 機器人 避障 示意圖 避障程序 根據(jù)機器人獲取來的 激光傳感器數(shù)據(jù)，結合我們選擇的避障方法，按照我們的要求編寫的避障程序 。 作為障礙判斷依據(jù)， 如圖 所示。 yield return ()。 本文所采用的路徑規(guī)劃方法是沿墻走，即機器人沿著室內(nèi)的墻壁進行巡視 。 Robotics Developer Studio 是微軟 在 06 年開始 ， 面向機器人應用開發(fā)而推出的一 個 平臺， 是 基于 .NET Framework 的 開發(fā)環(huán)境，微軟 RDS 支持多種機器人平臺，既可以在運行著 Windows 系統(tǒng)的嵌入式 PC 上直接運行，也可以在 Windows PC 上通過藍牙、 WiFi 等無線連接遠程控制。 尋找一種合理，有效，方便，成熟的方法來到達我們所要求的設計要求，是機器人在室內(nèi)的巡視效果到達最佳。 美國 Probotics公司 1999 年生產(chǎn)了 Cye 小型家用 移動 機器人，它采用雙輪差動驅(qū)動方式，可以自主的進行相應的工作。 1 本科畢業(yè)設計（論文） 題目：（中文） 室內(nèi)巡視機器人設計和仿真實現(xiàn) （英文） Indoor patrol robot design and simulation 室內(nèi)巡視機器人設計和仿真實現(xiàn) 2 誠 信 承 諾 我謹在此承諾：本人所寫的畢業(yè)論文《 室內(nèi)巡視機器人設計和仿真實現(xiàn) 》均系本人獨立完成，沒有抄襲行為，凡涉及其他作者的觀點和材料，均作了注釋，若有不實，后果由本人承擔。 國內(nèi) 移動 機器人的研究起步較晚，但通過對國外機器人平臺的引進和自主開發(fā)，現(xiàn)已取得很大進展。 仿真 機器人的 組成 本次研究中所使用的 仿真 機器人是采用輪式結構，由 2 個驅(qū)動輪和一個輔助輪組成，此外還安裝有激光傳感器，攝像頭。 寧波大學