【正文】 包進(jìn)行組包，并顯示相應(yīng)的圖像。Contex_A8為開(kāi)發(fā)平臺(tái)的監(jiān)控單元6410開(kāi)發(fā)板S51 C51串口1Wifi串口2WifiTRTR傳感器執(zhí)行機(jī)構(gòu) 圖41 通信模塊硬件結(jié)構(gòu)圖 網(wǎng)絡(luò)通信監(jiān)控臺(tái)與機(jī)器人之間的網(wǎng)絡(luò)信息有三類(lèi)，圖像信息，位置狀態(tài)信息和指令信息；鑒于信息的特征和網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，采用UDP通信，分別開(kāi)啟2個(gè)udpSocket，分別用于傳輸圖像信息和位置指令信息，采用多線程的方式。通信模塊處理的主要信息包括圖像信息、命令信息和位置信息。各個(gè)硬件平臺(tái)之間的通信方式包括無(wú)線通信和串口通信。上圖綜合了三種運(yùn)行模式下的輸入輸出數(shù)據(jù)流，并沒(méi)有嚴(yán)格區(qū)分各種運(yùn)行模式及其對(duì)應(yīng)的輸入輸出。一旦進(jìn)入學(xué)習(xí)模式，決策模塊將在記憶系統(tǒng)中開(kāi)辟相應(yīng)的存儲(chǔ)空間，并根據(jù)環(huán)境信息融合單元提供的坐標(biāo)方位、位移量等信息，在存儲(chǔ)空間中“留下痕跡”。機(jī)器人被安排在陌生的小區(qū)環(huán)境中執(zhí)行巡邏任務(wù)，如果無(wú)法學(xué)習(xí)環(huán)境信息那么將會(huì)使機(jī)器人的使用意義大打折扣。圖35 綜合運(yùn)算單元模塊關(guān)系圖 決策模塊決策模塊將遠(yuǎn)程控制模式處理為所有三種運(yùn)行模式中優(yōu)先級(jí)最高的一種，這是由于機(jī)器人在運(yùn)行過(guò)程中受各種因素的干擾如突發(fā)性的天氣變化、道路施工等有可能會(huì)出現(xiàn)某些無(wú)法預(yù)知的或自身無(wú)法糾正的錯(cuò)誤動(dòng)作，為了防止在無(wú)法預(yù)知的情況下機(jī)器人意外造成損傷或者是能迅速恢復(fù)正常運(yùn)行，決策模塊會(huì)絕對(duì)優(yōu)先處理來(lái)自遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)的控制指令。驅(qū)動(dòng)控制單元主要依據(jù)綜合運(yùn)算單元送來(lái)的決策數(shù)據(jù)完成對(duì)機(jī)器人行走電機(jī)，攝像頭旋轉(zhuǎn)舵機(jī)，充電起落架等動(dòng)力單元的控制和調(diào)節(jié)，在本設(shè)計(jì)中稱(chēng)為C51。綜合運(yùn)算單元由6410系列arm開(kāi)發(fā)板為核心部件，監(jiān)控單元由博創(chuàng)upcup210開(kāi)發(fā)板構(gòu)成。 8 自動(dòng)檢測(cè)電量，當(dāng)自身電量不足時(shí)，向保安室發(fā)出通知，并自主返回充電塢充電。 6 依據(jù)坐標(biāo)信息，向保安人員匯報(bào)自己當(dāng)前在小區(qū)中所處的位置，并顯示在監(jiān)控大屏上。 4 通過(guò)光電傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量自己的運(yùn)行速度和計(jì)算運(yùn)行里程。 2 通過(guò)超聲波傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)道路路面障礙信息，監(jiān)測(cè)到障礙后自動(dòng)避障。上位機(jī)運(yùn)動(dòng)位置監(jiān)控視頻監(jiān)控機(jī)器學(xué)習(xí)/機(jī)器工作下位機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸視頻傳輸路徑?jīng)Q策坐標(biāo)定位視頻采集串口通信V4l2S51C51光電傳感器步進(jìn)電機(jī)攝像頭電子羅盤(pán)灰度傳感器硬件層圖33 “安防小區(qū)監(jiān)控機(jī)器人”模塊關(guān)系圖 功能模塊安防機(jī)器人在真正投入工作前需要人工協(xié)助對(duì)指定的生活小區(qū)道路環(huán)境進(jìn)行學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)過(guò)程中機(jī)器人按照人工指示自動(dòng)把小區(qū)路徑信息，方位信息，自身坐標(biāo)系統(tǒng)信息以及需要重點(diǎn)巡邏的關(guān)鍵部位信息記憶下來(lái)，這些信息將作為機(jī)器人脫離人工指揮，獨(dú)立完成工作（巡邏）時(shí)的重要參考信息，學(xué)習(xí)過(guò)程事實(shí)上是機(jī)器人熟悉自己的工作環(huán)境的過(guò)程。硬件結(jié)構(gòu)圖如圖42所示。其中C51指揮控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)， S51對(duì)傳感器采集的信息進(jìn)行融合，為綜合運(yùn)算單元傳遞重要的信息。程序開(kāi)發(fā)過(guò)程中，程序燒寫(xiě)、與開(kāi)發(fā)板的通信是通過(guò)NFS文件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，硬件配置如圖31所示。硬件的選擇以滿(mǎn)足以下功能需要為依據(jù)：機(jī)器人與控制臺(tái)進(jìn)行無(wú)線wifi通信，需要無(wú)線wifi模塊的支持， UPCUP210 型開(kāi)發(fā)平臺(tái)，運(yùn)動(dòng)USBWIFI。UPCUP210 型教學(xué)科研平臺(tái)集成了USB、SD、LCD、Camera 等常用設(shè)備接口，適用于各種手持設(shè)備、消費(fèi)電子和工業(yè)控制設(shè)備等產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。這種優(yōu)化的結(jié)構(gòu)能夠在高端的通信服務(wù)中維持很高的內(nèi)存寬帶。S5PV210 也包含了許多強(qiáng)大的硬件，用于提高任務(wù)運(yùn)行的速度，例如動(dòng)態(tài)視頻處理，音頻處理，2D 圖形，顯示和縮放等。北京博創(chuàng)興業(yè)科技有限公司開(kāi)發(fā)的UPCUP210 型開(kāi)發(fā)平臺(tái)，CPU采用CortexTMA8 CORE， UPCUP210 采用基于Samsung 公司最新的S5PV210 嵌式微處理器。在工作模式下，機(jī)器人可以自主進(jìn)行避障和定位，獨(dú)立完成對(duì)小區(qū)的安防巡邏工作。本產(chǎn)品的創(chuàng)新點(diǎn)在于將學(xué)習(xí)功能賦予機(jī)器人，使其具有智能性。QT專(zhuān)業(yè)開(kāi)發(fā)UI界面，具有良好的跨平臺(tái)性并且設(shè)計(jì)的界面美觀、精制。方案一：硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)：“小區(qū)安防監(jiān)控機(jī)器人”行走機(jī)構(gòu)： 履帶式行走機(jī)構(gòu)； 控制設(shè)備：UPMagic6410； 攝像頭：CMOS攝像頭； 傳感器：紅外測(cè)試、電子羅盤(pán)，灰度傳感器、光電傳感器 控制臺(tái)：PC機(jī)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)語(yǔ)言：VC++； 圖像處理技術(shù)：圖像二值化、軌跡映射方案二：硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)：“電力電纜故障監(jiān)測(cè)機(jī)器人”行走機(jī)構(gòu)：輪式行走機(jī)構(gòu)； 操控器：UPMagic6410+2Ceil51； 攝像頭：USB攝像頭； 傳感器：超聲傳感器、電子羅盤(pán)，灰度傳感器、光電傳感器 控制臺(tái)：CortexTMA8軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 開(kāi)發(fā)語(yǔ)言：； 圖像處理技術(shù)：圖像二值化、軌跡映射經(jīng)過(guò)充分的論證，我們選擇了技術(shù)方案二，小區(qū)安防機(jī)器人的信息主要包括兩類(lèi)，一是圖像信息，二是位置信息和運(yùn)動(dòng)指令。在圖像監(jiān)控、位置定位等方面，國(guó)內(nèi)外也有一定的應(yīng)用研究，為本項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)有力的科學(xué)依據(jù)，有了以上的基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)小區(qū)安防監(jiān)控機(jī)器人技術(shù)上是可以的。2011年，參加“蘇大杯”第四屆江蘇省大學(xué)生機(jī)器人大賽家用吸塵比賽，在這次競(jìng)賽中，我們利用傳感器信息的融合技術(shù)，對(duì)機(jī)器人進(jìn)行路徑規(guī)劃，從中，我們積累了傳感器系統(tǒng)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)。 技術(shù)可行性小區(qū)安防監(jiān)控機(jī)器人應(yīng)用到的技術(shù)問(wèn)題主要包括傳感器信息融合、視頻監(jiān)控、位置定位技術(shù)等。在工作模式下，機(jī)器人可以自主進(jìn)行避障和定位，獨(dú)立完成對(duì)小區(qū)的安防巡邏工作。本產(chǎn)品的創(chuàng)新點(diǎn)在于將學(xué)習(xí)功能賦予機(jī)器人，使其具有智能性。本文開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的小區(qū)安防監(jiān)控機(jī)器人具有很強(qiáng)的社會(huì)應(yīng)用價(jià)值，主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)楝F(xiàn)在智能安居小區(qū)、廠礦企業(yè)、企事業(yè)單位的安防巡邏領(lǐng)域。 產(chǎn)品穩(wěn)定性要高、速度要快。責(zé)任到人，模塊分工明確。二、完成用于人機(jī)交互的“控制臺(tái)”的客戶(hù)需求：產(chǎn)品要求：操作界面友好；能夠向機(jī)器人發(fā)送運(yùn)動(dòng)指令；能夠向機(jī)器人發(fā)送“圖像接收”指令；三、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)文檔要求文檔規(guī)范。機(jī)器人當(dāng)發(fā)現(xiàn)自身的電位不足時(shí)，自主返回保安室，進(jìn)行自主充電。 客戶(hù)需求 通過(guò)對(duì)小區(qū)安防監(jiān)控機(jī)器人工作環(huán)境的分析和小區(qū)保安人員的工作進(jìn)行科學(xué)的分析，對(duì)客戶(hù)的需求進(jìn)行梳理，歸納如下：一、用戶(hù)對(duì)“小區(qū)安防監(jiān)控機(jī)器人”的客戶(hù)需求：在小區(qū)內(nèi)進(jìn)行巡邏工作時(shí)，機(jī)器人能夠從保安室出來(lái)，自主行走，進(jìn)行路徑規(guī)劃。可以采用里程計(jì)進(jìn)行定位，也可以借助于GPS進(jìn)行定位。位置定位：實(shí)時(shí)確定巡線機(jī)器人在作業(yè)環(huán)境中所處的位置及故障點(diǎn)的位置，是巡線過(guò)程的又一重要任務(wù)。小區(qū)安防機(jī)器人涉及的重要的關(guān)鍵技術(shù)如下所列：視覺(jué)檢查：視覺(jué)檢查是應(yīng)用最為廣泛的監(jiān)控方法，采用高分別率CCD攝像機(jī)攝取目標(biāo)圖像，實(shí)時(shí)傳輸給監(jiān)控人員，可以根據(jù)圖像確定是否存在異?；蚶糜?jì)算機(jī)圖像處理和人工復(fù)查相結(jié)合的方法判斷是否存在異常的情況。 課題研究背景目前視頻檢測(cè)機(jī)器人在國(guó)有了長(zhǎng)足的發(fā)展，通過(guò)無(wú)線進(jìn)行圖像傳輸，從而完成視頻監(jiān)測(cè)的功能。關(guān)鍵詞： 機(jī)器人行走機(jī)構(gòu),傳感器系統(tǒng),控制系統(tǒng),步進(jìn)電機(jī),機(jī)器學(xué)習(xí)AbstractAt present, the security patrol is responsible for the property security of living area, Artificial patrol work often causes management difficulty, long time work of patrol in the living area often cause security staff tired, A number of security issues are omitted.In order to plete the patrol of living area in time and effective, reducing the word of the security staff, using residential security patrol robot to pleted residential surveillance work,instead of security personnel.Residential security robot includes three main systems,such as sensor system, control and decision system. The walking mechanism is an important part of robot, controled by control system to plete the task of the robot,the sensor system collects the information of all kinds of sensors,such as electronic pass, gray on the information of the sensor system,the control part can make reasonable decision on the motion state. Such as avoiding obstacle in the moving state, walking along the black line, monitoring the image of the living area