遥操作机器人平台研究

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随着机器人技术和网络技术的发展,网络遥操作机器人日益受到关注,成为研究的热点,它应用于危险环境下的远程作业、太空探索、远程医疗以及远程教育等众多方面,具有广阔的应用前景。在此文中,研究背景为葡萄园喷雾机,研究对象为遥操作机器人平台,研究了一个基于网络的遥操作系统。遥操作机器人平台采用C/S网络构架,控制方式采用软件和硬件设备结合的方式,并对这些设备的应用程序开发接口,基于USB的外围设备与PC机的通信进行了研究。本文主要完成以下工作:首先,提出了遥操作机器人平台的总体构成方案,阐述了平台的设计思想,分析了由远程客户端、机器人本体、传感器系统、运动系统构成的机器人控制系统结构。介绍了遥操作机器人平台的构成模块,简要说明了各个模块的各项参数,最后分析了平台工作的动力分配系统。其次,对目前C/S和B/S两种网络应用模式进行比较,确立了基于C/S结构的遥操作机器人平台网络控制方案。测试和分析了网络传输时延问题,并对时延进行了不同的区分。针对遥操作机器人平台用到的网络接口设备,分析了它们的工作原理,选择了合适的网络通信协议,然后,利用网络编程技术,创建socket网络套接字,编写网络通信中客户端和服务器端的应用程序。再次,确立了遥操作机器人平台视频系统设计的总体方案,介绍了网络摄像头的内部结构以及工作原理。对摄像头编码和解码过程作了简单说明,并对视频编码国际标准的性能进行了比较与选择。介绍了视频监控的软件实现,通过VC++编写对网络摄像头视频地址的访问,实现了监控软件对视频信息的采集。最后,介绍了机器人客户端的控制方式,除了个人PC的人机交互界面外,还采用了基于USB接口的游戏手柄和方向盘,开发了硬件设备的应用程序,通过模拟量控制方式,可以实现对机器人运动状态的控制;简单的介绍了一下USB设备与个人PC的通信原理及硬件设备设计。通过对遥操作机器人平台进行功能测试实验,包括客户端实验和服务器端实验,经过测试,机器人运动状态的最佳参数被确定,并且检测到了遥操作机器人平台的视频数据和传感器数据。
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