【導(dǎo)讀】和材料，均作了注釋，若有不實(shí)，后果由本人承擔(dān)。巡視機(jī)器人是一個(gè)集環(huán)境感知、路線規(guī)劃、動(dòng)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(jī)器人進(jìn)行定點(diǎn)監(jiān)控巡視或不間斷自動(dòng)巡視將是目前一種可行的解決方案。作，具有廣闊的應(yīng)用前景。本文以自主移動(dòng)機(jī)器人為平臺(tái)，主要任務(wù)與目標(biāo)是在RoboticStudio仿真系統(tǒng)。障和實(shí)時(shí)監(jiān)控，設(shè)計(jì)手動(dòng)控制界面來手動(dòng)控制機(jī)器人進(jìn)行巡視。移動(dòng)機(jī)器人；路徑規(guī)劃；避障；巡視；仿真；MobileRobot；PathPlanning；ObstacleAvoidance；Inspections；Simulation；

　　

【正文】 解決。 當(dāng)機(jī)器人靠近墻時(shí)， 我們需要的是落在 0176。 ~45176。范圍內(nèi)的點(diǎn)，再經(jīng)過篩選，我們選擇距離為 50mm~1200mm 之間的點(diǎn)進(jìn)行擬合 ，見式（ 36）。然后對 轉(zhuǎn)換后的點(diǎn) 運(yùn)用最小二乘直線擬合，經(jīng)過計(jì)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(shè) 紅線為擬合后的路線），見公式（ 34）， (35)。再 設(shè) 1v ， rv 分別為機(jī)器人左、右輪速 ，根據(jù)機(jī)器人右側(cè)與墻的距離 d（如圖所示）來計(jì)算實(shí)時(shí)的 1v ， rv 。 圖 沿墻走 特殊情況 擬合示意圖 實(shí)時(shí)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(gè)獲取攝像頭數(shù)據(jù)的任務(wù)函數(shù) UpdateImage。程序代碼如下： 寧波大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 圖 攝像頭數(shù)據(jù)獲取程序 IEnumeratorITask UpdateImage(DateTime dateTime) { byte[] rgbData = null。 Size size = new Size(0, 0)。 yield return ((), success = { rgbData = 。 size = 。 }, failure = { LogError(())。 })。 if (rgbData != null) { || != srcDataWidth || != srcDataHeight || ( == amp。amp。 bytesPerPixel == 3) || ( == amp。amp。 bytesPerPixel == 3) || ( == amp。amp。 bytesPerPixel == 4)) { if (bytesPerPixel == 3) destBitmap = new Bitmap(srcDataWidth, srcDataHeight, )。 else destBitmap = new Bitmap(srcDataWidth, srcDataHeight, )。 } } Activate((false, _dateTimePortImage, UpdateImage))。 ((60), _dateTimePortImage)。 } 寧波大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 圖 這段程序是 定義一個(gè)選擇仲裁器，往 WebCam 服務(wù)端口發(fā)送一個(gè) QueryFrame 請求當(dāng)請求成功時(shí)，將數(shù)據(jù)保存到 rgbData 中，并將圖像尺寸保存到 size 中 ； 當(dāng)請求失敗時(shí)，給出出錯(cuò)信息 。 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(gè)窗體，在窗體中添加一個(gè) PictureBox 控件來顯示圖像。然后就是在 start 方法中定義一個(gè)函數(shù)來啟動(dòng)窗體： 圖 啟動(dòng)窗體程序 啟動(dòng)窗體 后， 把攝像頭拍攝到的圖像顯示在 窗體里， 接下來 就是 不斷地刷新圖像 來實(shí)時(shí)更新圖像 ， 以便我們更方便更準(zhǔn)確的觀察，因此 需要在窗體類中新添一個(gè)方法 UpdateWebcam供調(diào)用刷新圖像。程序如下： (new RunForm(() = { _laserDataForm = new LaserData()。 ()。 return _laserDataForm。 }))。 { byte[] rgbData = null。 Size size = new Size(0, 0)。 yield return ((), success = { rgbData = 。 size = 。 }, failure = { LogError(())。 })。 寧波大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(shè)置 pictureBox 控件的尺寸 。這樣就可以實(shí)現(xiàn)不斷的刷新 圖像，從而到達(dá)實(shí)時(shí)顯示的目的。 編譯運(yùn)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(jī)器人進(jìn)行室內(nèi)巡視時(shí)的實(shí)時(shí)監(jiān)控圖，如圖 所示，帶有攝像頭實(shí)時(shí)監(jiān)控畫面和機(jī)器人在室內(nèi)的位置，這樣就可以更好的觀察和判斷實(shí)時(shí)監(jiān)控的畫面是否如實(shí)的反映機(jī)器人所在處的情況。 internal void UpdateWebcam(Bitmap bmp) { bmpWebcam = bmp。 = new Size(, )。 = bmpWebcam。 (true)。 } 寧波大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 圖 仿真環(huán)境下的實(shí)時(shí) 監(jiān)控畫面 手動(dòng)控制 器的設(shè)計(jì) 上文講到的都是機(jī)器人自動(dòng)巡視，雖然自動(dòng)巡視具有很多的優(yōu)點(diǎn)，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。為此我們專門引入了手 動(dòng)控制器來增加操作的靈活性和多樣化的功能。 我們 設(shè)計(jì)出一個(gè) 可視化 的 操作界面 來 介入機(jī)器人 的 仿真過程，譬如啟動(dòng) /暫停仿真， 自動(dòng) /手動(dòng)的切換， 手工設(shè)置機(jī)器人的速度和 前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)等 。 手動(dòng)控制操作面板如圖 所示。 圖 手動(dòng)控制操作面板示意圖 手動(dòng)控制操作面板上有前進(jìn)，后退，左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)，加速，減速，自動(dòng) /手動(dòng)切換和啟動(dòng) /暫停仿真引擎 8 個(gè)按鍵。 寧波大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 手動(dòng)操作面板 控制原理 手動(dòng)操作面板控制原理 ：當(dāng)我們點(diǎn)擊手動(dòng)操作面板中按鍵，此時(shí)就會(huì)立即先主服務(wù)程序發(fā)送一個(gè) 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(jìn)行處理，處理完后控制機(jī)器人做出相應(yīng)狀態(tài)的改變。如圖 所示。 圖 手動(dòng)控制操作面板 控制原理 示意圖 手動(dòng)操作面板控制的 功能 手動(dòng)控制操作面板上有前進(jìn)，后退，左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)，加速，減速，自動(dòng) /手動(dòng)切換和啟動(dòng) /暫停仿真引擎 8 個(gè)按鍵。 各個(gè)按鍵的功能： （ 1）“自動(dòng) /手動(dòng)”切換鍵：實(shí)現(xiàn)自動(dòng)與手動(dòng)操作之間的靈活切換。 （ 2）“啟動(dòng) /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(xiàng)由 true 改成 false。 （ 3） “前進(jìn)”鍵： 通過控制機(jī)器人左右輪子的轉(zhuǎn)向來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人向前行進(jìn)。 （ 4）“后退”鍵：通過控制機(jī)器人左右輪子的轉(zhuǎn)向來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人向后行進(jìn)。 （ 5）“左轉(zhuǎn)”鍵：通過控制機(jī)器人左右輪子的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的轉(zhuǎn)向，向左轉(zhuǎn)時(shí)， 右輪的速度應(yīng)大于 左 輪的速度。 （ 6）“右轉(zhuǎn)”鍵：通過控制機(jī)器人左右輪子的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的轉(zhuǎn)向，向右轉(zhuǎn)時(shí)， 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(shí) 實(shí)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(shí)實(shí)現(xiàn)速度寧波大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 的 減少。 手動(dòng)控制器的實(shí)現(xiàn) 現(xiàn)在我們 以啟動(dòng) /暫停仿真引擎為例。首先在窗體中增加一個(gè)按鈕 btnRunPausedEngine，當(dāng)點(diǎn)擊該按鈕時(shí)希望能夠暫?；蛘哌\(yùn)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(gè)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： 圖 同時(shí)在服務(wù)端口中新增一個(gè) PauseEngine 消息，將 zmhOperations 改為： 圖 在創(chuàng)建窗體時(shí)，把消息端口傳遞給窗體類中的全局變量 _mainPort。同時(shí)需要修改主服務(wù)程序中啟動(dòng)窗體的代碼為： public class PausedEngine : SubmitPausedEngineRequest, PortSetDefaultSubmitResponseType, Fault { public PausedEngine() : base(new PausedEngineRequest()) { paused = true。 } public bool paused。 //paused屬性為真時(shí)暫停；為假時(shí)運(yùn)行引擎 } [DataContract] public class PausedEngineRequest { } [ServicePort] public class zmhOperations : PortSetDsspDefaultLookup, DsspDefaultDrop, Get, Subscribe, PausedEngine { } 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(jì)（論文） 3 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)： 圖 [ServiceHandler()] public virtual IEnumeratorITask PausedEngineHandler(PausedEngine state) { var stateOrFault = ()。 yield return ()。 if (HasError(stateOrFault)) //如果有錯(cuò)誤，報(bào)錯(cuò)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 Pau