【正文】 ）26 手動操作面板控制原理手動操作面板控制原理：當(dāng)我們點擊手動操作面板中按鍵，此時就會立即先主服務(wù)程序發(fā)送一個 port 消息，然后住服務(wù)程序根據(jù)接收到的 port 信息調(diào)用預(yù)先編寫好的程序進行處理，處理完后控制機器人做出相應(yīng)狀態(tài)的改變。如圖 所示。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。各個按鍵的功能：（1） “自動/手動”切換鍵：實現(xiàn)自動與手動操作之間的靈活切換。（2） “啟動/暫停仿真引擎”鍵：簡易方便的開啟和關(guān)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。 （3） “前進”鍵：通過控制機器人左右輪子的轉(zhuǎn)向來實現(xiàn)機器人向前行進。（4） “后退”鍵：通過控制機器人左右輪子的轉(zhuǎn)向來實現(xiàn)機器人向后行進。（5） “左轉(zhuǎn)”鍵：通過控制機器人左右輪子的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)機器人的轉(zhuǎn)向，向左轉(zhuǎn)時，右輪的速度應(yīng)大于左輪的速度。（6） “右轉(zhuǎn)”鍵：通過控制機器人左右輪子的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)機器人的轉(zhuǎn)向，向右轉(zhuǎn)時，左輪的速度應(yīng)大于右輪的速度。（7） “加速”鍵：將加速的速度值預(yù)先通過程序編寫出來，然后當(dāng)按下此鍵時實現(xiàn)速度的增加。（8） “減速”鍵：將加速的速度值預(yù)先通過程序編寫出來，然后當(dāng)按下此鍵時實現(xiàn)速寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）3 度的減少。 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。首先在窗體中增加一個按鈕btnRunPausedEngine，當(dāng)點擊該按鈕時希望能夠暫?；蛘哌\行仿真引擎。為了能夠在窗體中向主服務(wù)程序發(fā)送消息，我們首先需要把主服務(wù)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(wù)程序的消息端口：圖 然后，在 中定義所需要的消息體類型： public class PausedEngine : SubmitPausedEngineRequest, PortSetDefaultSubmitResponseType, Fault { public PausedEngine() : base(new PausedEngineRequest()) { paused = true。 } public bool paused。 //paused屬性為真時暫停；為假時運行引擎 } [DataContract] public class PausedEngineRequest { }圖 同時在服務(wù)端口中新增一個 PauseEngine 消息，將 zmhOperations 改為：[ServicePort] public class zmhOperations : PortSetDsspDefaultLookup, DsspDefaultDrop, Get, Subscribe, PausedEngine { } 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。同時需要修改主服務(wù)程序中啟動窗體的代碼為：zmhOperations _mainPort。寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）28(new RunForm(() = { _laserDataForm = new LaserData(_mainPort)。 ()。 return _laserDataForm。 }))。 圖 把主服務(wù)程的主端口傳遞給窗體。接下來，我們要為 PauseEngine 消息編寫消息處理任務(wù)函數(shù)：[ServiceHandler()] public virtual IEnumeratorITask PausedEngineHandler(PausedEngine state) { var stateOrFault = ()。 yield return ()。 if (HasError(stateOrFault)) //如果有錯誤，報錯并返回 { LogError(Failed to get state of simulation engine.)。 yield break。 } var state = ()stateOrFault。 = 。 //改變暫停狀態(tài) var replace = new (state)。 (replace)。 yield return ()。 var fault = 。 if (HasError(fault)) //更新狀態(tài)失敗 { LogError(Failed to set state of simulation engine.)。 yield break。 } else //更新狀態(tài)成功 { if(paused) LogInfo(Simulation is Paused!)。 else LogInfo(Simulation is Started!)。 } } 圖 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）3 4 實驗結(jié)果 數(shù)據(jù)輸出程序運行仿真程序后，我們希望把機器人的運動軌跡記錄下來，主要是左右輪的速度，這些信息都能夠作為以后的分析。所以在完成差分驅(qū)動程序結(jié)尾處添上以下 2 行，把仿真機器人避障時左右輪子的速度 vl、vr 這 2 個量輸出到文本文檔中：string strInfo = () + , + () + \r\n。(strInfo)。圖 下面是把仿真機器人沿墻走時左右輪子的速度 vl、vr 及角度這 3 個量輸出到文本文檔中：圖 然后在程序開頭加上如下程序，來保存輸出的數(shù)據(jù)的存放地址： sw = new (d:\\, true)。圖 數(shù)據(jù)分析 避障時數(shù)據(jù)分析我們從輸出的上千組數(shù)據(jù)中選取了些具有代表性的數(shù)據(jù)，現(xiàn)在我們把這些數(shù)據(jù)導(dǎo)入MATLAB 中將仿真機器人避障時左右輪子的速度 vl、vr 的變化趨勢畫成波形圖，如圖 所示。string strInfo = () + , + () + , + () + \r\n。(strInfo)。寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）30圖 機器人左右輪速度變化趨勢示意圖我們通過對仿真機器人避障時左右輪子速度的采集，整理，分析，并且將仿真機器人左右輪子的速度的變化趨勢畫成波形圖，以便我們更加清晰，直觀的觀察和分析。通過仔細的分析對比，我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)仿真機器人在室內(nèi)進行巡視時，如果仿真機器人沒有遇到障礙物時，其左右輪子的速度保持一致且相等，這樣就可以保證仿真機器人能夠做直線運動，一直向前運動；如果仿真機器人在巡視時遇到障礙物，此時仿真機器人左右輪子的速度同時減小一些，然后左輪子速度減小的幅度遠小于右輪子速度減小的幅度，這樣就使得仿真機器人的左輪子的速度大于右輪子的速度，從而使得仿真機器人向右轉(zhuǎn)向，以使仿真機器人能夠成功的避開障礙物，到達避障的目的。最后，綜合上述仿真機器人巡視時左右輪子速度的數(shù)據(jù)，跟我們預(yù)先編寫好的程序和我們設(shè)定好的要求基本上能到達一致，因此仿真機器人的避障行為順利實現(xiàn)。 沿墻走時數(shù)據(jù)分析我們從輸出的上千組數(shù)據(jù)中選取了些具有代表性的數(shù)據(jù)，現(xiàn)在我們把這些的數(shù)據(jù)導(dǎo)入MATLAB 中畫出仿真機器人沿墻走時左右輪子的速度 vl、vr 及角度的變化趨勢畫成波形圖，如圖 所示。寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）3 圖 沿墻走時偏轉(zhuǎn)角度和左右輪速度的波形示意圖我們通過對仿真機器人沿墻走時左右輪子速度的采集，整理，分析，并且將仿真機器人左右輪子的速度的變化趨勢畫成波形圖，以便我們更加清晰，直觀的觀察和分析。通過仔細的分析對比，我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)仿真機器人在室內(nèi)進行巡視時，因為我們預(yù)先設(shè)計仿真機器人始終是右側(cè)靠近墻壁進行巡視，仿真機器人右邊檢測到激光束的數(shù)量小于 3 個，并且仿真機器人與墻壁的距離小于 8000mm，此時仿真機器人左右輪子的速度保持一致并且相等，這樣就保證了仿真機器人向前行進；當(dāng)仿真機器人的右邊檢測到有激光束數(shù)量大于 3 條且仿真機器人與墻壁的距離小于 8000mm 時，仿真機器人還是向前進，知道仿真機器人檢測到的激光束的距離接近安全距離時，仿真機器人的左右輪子速度開始減小，這樣來讓仿真機器人與墻壁的距離保持在安全距離以上。然后將采集來的激光數(shù)據(jù)進行處理，按照最小二乘原理進行直線擬合，從而規(guī)劃出仿真機器人的最佳行進軌跡。最后，綜合上述仿真機器人巡視時左右輪子速度的數(shù)據(jù)，跟我們預(yù)先編寫好的程序和我們設(shè)定好的要求基本上能到達一致，因此仿真機器人的沿墻走行為順利實現(xiàn)。寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）32 總結(jié)通過對仿真機器人在室內(nèi)巡視時避障情況和沿墻走情況下的左右輪子速度數(shù)據(jù)的采集、整理、分析、總結(jié)，使我們更加清晰、直觀的理解了仿真機器人避障和沿墻走的原理。對二輪差分驅(qū)動機器人的運動原理掌握的更加全面和深刻。對通過控制仿真機器人左右輪子的速度是其能夠做出各種各樣的動作有了更加全面和深刻的認知。寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）3 5 總結(jié)與展望 本文總結(jié)本文是在移動機器人仿真軟件的基礎(chǔ)上，主要研究了室內(nèi)巡視機器人設(shè)計中的激光數(shù)據(jù)的獲取，路徑規(guī)劃，避障，圖像顯示，手動控制等方面問題，從最初的程序編寫調(diào)試到自己的算法設(shè)計到最后的仿真實現(xiàn)，比較完整地研究了激光數(shù)據(jù)的獲取，路徑規(guī)劃，避障，圖像顯示，手動控制等問題。完成的工作如下：1) 掌握了 Robotic Studio 仿真系統(tǒng)和 Microsoft Visual Studio 編程軟件的基本操作，對這兩款軟件的功能和應(yīng)用有了更深一步的了解。能夠建立一些簡單的仿真環(huán)境以及控制機器人的基本方法。2) 對激光數(shù)據(jù)獲取和處理的方法有了深刻的認識，通過獲取激光數(shù)據(jù)并進行處理，從而解決了相應(yīng)的避障和路徑規(guī)劃問題，并在 C軟件上設(shè)計合理機器人運動控制程序。3) 對差分驅(qū)動輪式機器人的基本運動控制方式的認識有了很大的提高，掌握了差分驅(qū)動的原理。知道了通過程序是怎么來實現(xiàn)差分驅(qū)動輪的。4) 掌握了攝像頭數(shù)據(jù)獲取的方法，通過獲取攝像頭數(shù)據(jù)并進行處理來解決圖像顯示的問題，并在 C軟件上進行編程實現(xiàn)。5) 完成了手動控制器的設(shè)計，增強了機器人的功能多樣性和可操作靈活性，是機器人能更好的進行巡視工作。 展望 在計算機技術(shù)、傳感技術(shù)、控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，移動機器人的應(yīng)用范圍越來越大，使用的復(fù)雜程度也是一天一天的增大。因此也相應(yīng)的對機器人的相關(guān)技術(shù)方面提出了很多新的想法，建議和要求：（1）增加探測范圍和目標(biāo)的識別能力；（2）加強實時性；（3）增加靈活性、功能性、可靠性；（4）完善多傳感器信息的融合和處理能力；（5）實行功能的模塊化，增強抗干擾能力；（6）實現(xiàn)互聯(lián)遠程控制功能；寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）34參考文獻[1] 郭小勤,陳彬. 未知環(huán)境下移動機器人遍歷路徑規(guī)劃[J], 計算機工程與設(shè)計, 2022, 31(1)， 172175[2] 禹建麗 , 徐亮，黃吉祥. 室內(nèi)自主清掃機器人的路徑規(guī)劃[J], 中原工學(xué)院學(xué)報, 2022,21(3)， 14[3] 劉奎，徐建，沈海. 移動機器人完全遍歷系統(tǒng)研究[J]，機械電子工程，2022，2540[4] 周學(xué)益，朱波. 清潔機器人全區(qū)域覆蓋路徑算法與避障控制研究[J]，控制理論與控制工程，2022，2242[5] 陳衛(wèi)平，齊輝. 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