【正文】 .We designed and realized the walking mechanism and sensor system and control system ,the contol system is the main part of the robot basing on the scientific analysing on the work environment and the function of the robot, Development platform of the robot is posed of cotexA8 of Bo Chong position, controling the motion of robot motion control and displaying video captured by camera, using 2 Ceil51 to control DC motor. The UI of the interactive programming use QT language to plete, the program of Ceil51 is developed by C language, and other wise the munication of the each part is acplished by WiFi and serial port.Thi innovation of the residential security robot is the intelligence of the system, through the robot learning on the work area. the robot can collect some impotant information of the working area, in the work mode, the robot will choose the path independently, planning the path to move.Key words: robot walking mechanism sensor system controling system DC motor robot learning摘 要 2Abstract 3第一章 緒 論 6 課題來源 6 課題研究背景 6 客戶需求 7第二章 系統(tǒng)方案 8 可行性分析 8 經(jīng)濟(jì)可行性 8 技術(shù)可行性 8 系統(tǒng)設(shè)計方案 9第三章 總體設(shè)計 11 11 11 12 15 功能模塊 15 綜合運算模塊 16 決策模塊 17第四章 概要設(shè)計 20 20 20 網(wǎng)絡(luò)通信 20 22 圖像采集設(shè)備 22 圖像傳輸 23 23 23 24 26第五章 詳細(xì)設(shè)計與實現(xiàn) 27 UI界面 27 界面設(shè)計 27 實現(xiàn)與效果 29 32 35第六章 系統(tǒng)測試 38 38 39 40 41 BUG的處理解決方案 42第七章 結(jié)論特色 46附錄 47參考文獻(xiàn) 48第一章 緒 論 課題來源隨著科學(xué)的發(fā)展，智能化家居小區(qū)進(jìn)行人們的生活，給人們的生活帶來了便捷與安全，當(dāng)前，許多生活小區(qū)的治安巡邏任務(wù)由物業(yè)保安人員負(fù)責(zé)完成，巡邏任務(wù)靠人工實施往往會造成管理困難，薪酬糾紛不斷等問題，而保安人員很多時間疲于空轉(zhuǎn)，抓不住實質(zhì)性的防控重點。本系統(tǒng)對小區(qū)安防機器人的行走機構(gòu)、傳感器系統(tǒng)和控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計與實現(xiàn)，科學(xué)的分析小區(qū)安防機器人工作的環(huán)境和需要完成的功能，合理設(shè)計、組裝該機器人的硬件結(jié)構(gòu)，開發(fā)平臺由博創(chuàng)的cotexA8組成，執(zhí)行對機器人的運動控制和圖像監(jiān)控以及工作狀態(tài)監(jiān)控；利用2個51單片機控制輪式運動機構(gòu)的運動；人機交互程序的編程語言是QT開發(fā)語言，界面設(shè)計人性化、合理化；步進(jìn)電機控制程序的編程語言是Ceil51，通信方式由wifi和串口完成。小區(qū)安防機器人主要由行走機構(gòu)、傳感器系統(tǒng)、控制決策系統(tǒng)組成。 全 國 大 學(xué) 生 嵌 入 式 物 聯(lián) 網(wǎng) 設(shè) 計 大 賽 “博創(chuàng)杯”全國大學(xué)生嵌入式物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計大賽作品設(shè)計報告小區(qū)安防監(jiān)控機器人Residential security robot設(shè)計報告組別：□工程碩士組 □本科組 □高職組 參選獎項： □標(biāo)準(zhǔn)賽項 □恩智浦專項 □風(fēng)河專項 摘 要當(dāng)前，許多生活小區(qū)的治安巡邏任務(wù)由物業(yè)保安人員負(fù)責(zé)完成，巡邏任務(wù)靠人工實施往往會造成管理困難，薪酬糾紛不斷等問題，而保安人員很多時間疲于空轉(zhuǎn)，抓不住實質(zhì)性的防控重點。為了有效協(xié)助保安人員完成常規(guī)性的巡邏任務(wù)，及時了解防控區(qū)內(nèi)的治安狀況，準(zhǔn)確實時的鎖定關(guān)鍵防控部位，同時也為了協(xié)助物業(yè)部門解決勞動力成本過高，有效安排、管理保安人員等問題，本文開發(fā)了一種能夠代替保安人員在小區(qū)內(nèi)規(guī)定的路線上完成巡邏，監(jiān)測任務(wù)的小區(qū)安防監(jiān)控機器人。其中行走機構(gòu)是機器人的重要組成部分，良好的行走機構(gòu)控制方法是機器人順利完成任務(wù)的重要保證；傳感器系統(tǒng)由電子羅盤、光電傳感器、灰度傳感器組成，對多種傳感器信息進(jìn)行融合后，對運動狀態(tài)做出合理的決策，并反饋給控制系統(tǒng)；控制系統(tǒng)是小區(qū)安防機器人的核心系統(tǒng)，指揮傳感器系統(tǒng)和控制系統(tǒng)協(xié)同工作，通過分析獲取到的信息，得出合理的方案，能夠使用小區(qū)安防機器人進(jìn)行自主躲避障礙物、沿黑線自主行走，并實時將采集到的圖像反饋控制界面。小區(qū)安防機器人的創(chuàng)新點在于該系統(tǒng)的智能性，首先通過機器學(xué)習(xí)，使安防機器人對小區(qū)的工作環(huán)境進(jìn)行熟悉、了解，在工作模式中，機器人會自主的選擇運動路徑，對路徑的規(guī)劃，在交叉路口進(jìn)行科學(xué)的決策。為了有效協(xié)助保安人員完成常規(guī)性的巡邏任務(wù)，及時了解防控區(qū)內(nèi)的治安狀況，準(zhǔn)確實時的鎖定關(guān)鍵防控部位，同時也為了協(xié)助物業(yè)部門解決勞動力成本過高，有效安排、管理保安人員等問題，本文開發(fā)的小區(qū)安防機器人能夠代替保安人員對小區(qū)進(jìn)行安全巡邏，發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患，安防機器人能夠代替保安人員在小區(qū)內(nèi)規(guī)定的路線上完成巡邏，監(jiān)測小區(qū)周邊環(huán)境，并實時采集圖像傳遞給監(jiān)控人員，使得監(jiān)控人員足不出戶就可以對小區(qū)周邊的環(huán)境了如指掌，高效的完成對小區(qū)環(huán)境的巡邏任務(wù)。對于安防小區(qū)的安防機器人這一領(lǐng)域，剛剛起步，機器人利用機器人攜帶的攝像裝置，實現(xiàn)小區(qū)內(nèi)及周邊環(huán)境的異常情況的檢測與巡視，將檢測到的數(shù)據(jù)和圖像信息經(jīng)過無線傳輸系統(tǒng)發(fā)送到監(jiān)控室；通過監(jiān)控室監(jiān)控設(shè)備接收、顯示發(fā)回的數(shù)據(jù)和圖像資料。實現(xiàn)這一過程的難點在于巡線機器人如何自主控制攜帶的攝像設(shè)備，捕捉特定興趣目標(biāo)，獲取多視角、高清晰度目標(biāo)圖像。準(zhǔn)確標(biāo)識線路故障點的位置對于設(shè)備的檢修、維護(hù)至關(guān)重要。在視頻檢測和位置定位這兩方面國內(nèi)外已經(jīng)有了長足的發(fā)展，技術(shù)基本成熟，有成功的應(yīng)用案例，對本項目提供了技術(shù)的支撐。機器人在小區(qū)內(nèi)進(jìn)行巡邏工作時，實時拍攝圖像并傳輸給監(jiān)控臺，在視頻監(jiān)控界面進(jìn)行顯示，及時反饋給保安人員。當(dāng)機器人偏離運動軌道時，監(jiān)控人員可以指揮機器人進(jìn)行被動運動，回歸到正常的軌道。開發(fā)流程科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、詳細(xì)。四、產(chǎn)品質(zhì)量： 產(chǎn)品操作方法簡單。第二章 系統(tǒng)方案 可行性分析 經(jīng)濟(jì)可行性小區(qū)安防監(jiān)控機器人，是安防監(jiān)控領(lǐng)域的新寵，代替保安人員對小區(qū)進(jìn)行巡邏，不僅節(jié)省人力、物力的開支，還能夠提高小區(qū)安防巡邏工作的質(zhì)量，克服由于保安人員長時間工作的而造成的工作懈怠，遺漏食角的問題。安防巡邏機器人可以自主的在小區(qū)內(nèi)沿線行走，多方位實時采集小區(qū)周邊環(huán)境圖像并傳輸給監(jiān)控臺，監(jiān)控人員可以足不出戶就能對小區(qū)內(nèi)的環(huán)境一覽無余。在學(xué)習(xí)模式下，對路況進(jìn)行熟悉，對路徑進(jìn)行規(guī)劃，從而達(dá)到自主識別路徑，自主下達(dá)命令，使小區(qū)安防機器人實現(xiàn)自主工作。當(dāng)小區(qū)安防機器人出現(xiàn)脫離軌道時可以進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，使其回歸正常軌道，從而達(dá)到了雙重保障。在以上方面，我們程序了一定的開發(fā)經(jīng)驗，參加了多類嵌入式方面的競賽，程序了一定的經(jīng)驗。2012年，參加“博創(chuàng)杯”第八屆全國大學(xué)生嵌入式物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計大賽，在這次大賽中我們自主研發(fā)了家用吸塵機器人的行走機構(gòu)控制系統(tǒng)，在這次競賽中，我們在控制機器人的運動方面，積累了豐富的經(jīng)驗。 系統(tǒng)設(shè)計方案我們根據(jù)“小區(qū)安防監(jiān)控機器人”的功能需求以及應(yīng)用的場地，我們設(shè)計了以下二套方案。監(jiān)控于機器人是戶外工作，與監(jiān)控臺之間的通信是通過無線網(wǎng)絡(luò)，處理信息量大，原因方案二，理由是：CortexTMA8外擴(kuò)BLINK無線網(wǎng)卡；機器人的控制設(shè)備由UPMagic6410和2塊Ceil51，原因是機器人在工作狀態(tài)下處理的信息量大，位置信息和運動指令可能不能丟失的原因，三個硬件設(shè)備分工協(xié)作。第三章 總體設(shè)計小區(qū)安防機器人總體功能主要包括機器學(xué)習(xí)和機器工作兩種模式，本產(chǎn)品是安防監(jiān)控領(lǐng)域的新寵，代替保安人員對小區(qū)進(jìn)行巡邏。在學(xué)習(xí)模式下，對路況進(jìn)行熟悉，對路徑進(jìn)行規(guī)劃，從而達(dá)到自主識別路徑，自主下達(dá)命令，使小區(qū)安防機器人實現(xiàn)自主工作。當(dāng)小區(qū)安防機器人出現(xiàn)脫離軌道時可以進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，使其回歸正常軌道，從而達(dá)到了雙重保障。S5PV210 是一款16/32 的RISC 微處理器，具有低成本、低功耗、高性能等優(yōu)良品質(zhì)，適用于移動電話和廣泛的應(yīng)用開發(fā)。集S5PV210 具有良好的外部存儲器結(jié)構(gòu)。存儲系統(tǒng)擁有兩個外部存儲器接口、DRAM 和Flash/ROM。UPCUP210 型平臺可以作為計算機、電子通訊、軟件開發(fā)等專業(yè)開設(shè)嵌入式軟件課程的教學(xué)平臺，又可作為廣大從事PDA 和科研單位的參考設(shè)計平臺。對機器人的運動控制是通過指令輸入、發(fā)送等操作完成，與之相關(guān)的人機交互程序要顯示在LCD屏上，另外圖像控制的指令發(fā)布、圖像顯示等交互程序要顯示LCD屏上，配有7’’LCD觸摸屏，并且