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服务机器人大多通过一定的自主移动机构实现其自主或半自主地运动。因此,自主移动平台技术是开发服务机器人的基础。设计并开发出满足要求的移动平台是开发设计服务机器人的首要前提。
本论文针对采用轮式机械结构应用于室内服务机器人的自主移动平台上位机软件系统进行研究和设计。在明确了自主移动平台所要完成功能的前提下,对其上位机软件系统进行了需求分析,设计了系统的整体实现方案。本论文设计的自主移动平台上位机系统工作于典型的客户端一服务器模式:本体上位机子系统作为服务器端,负责与本体下位机的通讯并对其所完成的任务进行管理和控制;处于无线局域网WLAN中的PC机作为客户端。服务器端与客户端通过无线局域网进行通信。
首先,根据移动平台上位机软件系统总体设计方案,确定了本体上位机子系统采用基于行为的控制方式,并依据行为控制方式的工作原理设计了本体上位机子系统软件的层次结构。本体上位机子系统软件可以划分为四个层次,依次为:硬件通讯层;指令协议解析层;行为层;行为决策层。同时,针对自主移动平台的工作方式,设计了一套通信协议,既满足了系统对实时性的要求,又能够方便用户扩展。
其次,采用TCP/IP网络通讯协议实现了远程客户端机器人控制命令的网络下传和本体相关数据的网络上传;采用UDP/IP网络通讯协议和DirectShow视频开发工具等技术实现了机器人本体摄像机所捕获的实时视频图像的网络上传,达到了对机器人移动平台运行时周围环境的实时视频监控。
最后,设计了简洁、良好的人机交互界面。大量实验及应用表明,本论文中设计的服务机器人自主移动平台上位机软件系统具有结构合理,性能稳定,安全可靠,使用方便,可扩展性、开放性强等特点,能够较好地满足大多数智能服务机器人移动平台对上位机系统软件的要求,具有较大的应用推广价值。