基于嵌入式平台机器人远程控制系统设计实现,这篇远程控制论文范文为免费优秀学术论文范文,可用于相关写作参考。
远程控制论文参考文献：
[摘 要]基于嵌入式平台的机器人设计及实现的解决方案,重点介绍PCB板设计、接口、信息采集、信息交互模块的设计,通过实验验证系统可靠性,并为相关研究提供一些参考.
[关键词]远程控制系统；机器人；嵌入式平台
[中图分类号]TP242 [文献标识码]A
1 嵌入式平台特性简介
嵌入式系统的定义是基于计算机技术,以应用为中心,软硬件可裁剪,对功能、可靠性、性价比、体积、功耗符合应用系统要求的专用计算机系统.计算机系统包括通用计算机系统和嵌入式计算机系统.通用计算机系统通常采用标准设计,包括存储容量大,高速、海量数据处理等；而嵌入式计算机系统是数据存储能力及运算能力受到资源约束.嵌入式系统是软硬件的整体,处理能力超过其他平台.
2 基于嵌入式平台的机器人远程控制系统硬件设计
2.1 PCB板设计原则
如果用户使用交互式布图系统,可以自动检测出布图状态及违规的错误及警告,大大减少出错率.为了获得满意的元件布局,必须设置元件规则.PCB板布线规则种类很多,如安全距离,布线宽度等等,是自动布线的约束条件.布线规则是PCB板设计的关键,需要实际设计经验,规则不能太高或太低.如果太高,布通率下降；如果太低,不仅影响板子设计质量,并且给实际产品带来风险,甚至达不到指标要求.对于更严格布线则要求输入和输出线尽量远一些,避免相邻平行线,主要是为防止干扰发生.如果有必要,地线应该独立布线,相邻两层的布线应该互相垂直,否则易产生寄生耦合.电源和接地线要保证电路板的电气特性.在允许条件范围内,应该尽量扩宽电源线,地线的宽度最好比电源线宽一些.如果布线密度高,可以减少孔的尺寸,但是不能太小.数字电路PCB板组成的电路系统包含很多的走线.为加强PCB板的网络连接,提高焊接元器件可靠性,有时必须制作出印制电路板产品.
2.2 设计底板
输出信息的影像和显示,通过输入混频操作键的输入信号和触摸屏,以太网控制器连接的有线的和无线的网络和无线的局域网网络控制器,电源模块等因素直接影响到系统性能和精确性,为了保证系统输出高保真的信号,稳定的响应和强的可靠性以便系统的性能的扩展,在设计开发平台之前,需要在硬件实验平台开发和移植程序,所以选择内核和设计开发平台都需要同样的硬件实验平台.
通过对比,选择HHARM2410作为实验开发平台,这是一个高性能的S3C2410开发平台,适用于开发高性能掌上智能化终端设备和产品设计,基于该平台可以迅速进行功能扩展.这个实验平台用于开发轮式行走机器人可以分为几个部分,比如视频获取,线程.传感器数据获取和数据收发器.所有子线程和数据获取包统一打包于主线程,通过数据发送程序发送给计算机,并且数据接收线程可以接收和解析计算机命令,当计算机客户端服务接近连接出口时控制发动机的执行和获取监控状态数据.
2.3 接口设计
介于远程控制系统和移动机器人接口之间,包括数据输入输出接口,数据接口将数据输入到远程控制系统,远程控制系统也将输出处理过数据.远程控制系统的输入数据主要包括模拟量视频信息,加速角度测量和控制信息.远程控制系统是这样处理：首先,通过信息处理系统输入320*240灰度的数字图像,经过压缩编码后,数据容量为10KB,然后使用无线网络传输给远程终端显示.在室内网络传输距离为30m的理想条件下,数据传输率最大可达15帧每秒.数据处理系统数据传输站只要接收到数据就立刻发送给远程控制终端,并且速度和角度信息是以浮点数格式保存.
远程控制系统的输出数据是由机器人发出控制指令.远程控制系统包括两个非常重要部分,3G无线因特网模块和USB摄像头模块.这两部分都通过USB接口和系统连接,所以远程控制系统需要激励这两个USB接口.使用USB集线器可以很容易的扩展4个或更多USB接口,这样就解决需要多个USB接口问题.如果你不需要某些USB设备可以随时撤除,可以随时增加新设备,新设备立刻被识别,然后开始工作,USB接口吸引越来越多制造商和用户.
3 基于嵌入式平台的机器人远程控制系统的软件设计
3.1 信息获取模块的设计
对实验人员来说用触摸屏笔点击产生电刺激来发送控制命令效率并不高,触摸屏的反应时间的影响有两个；实验者笔配置允许或接触触摸屏定位不容易引起误操作.实验人员需要长时间观看PDA,容易引起疲劳.一个远程控制模块的开发,以方便实验者操作.实验室技术员通过遥控按钮控制PDA发送相应命令.和利用一个手持PDA进行实验相比,一支握笔,一只手可以控制遥控器柜更是电刺激实验更好选择.我们有4个开发板按钮,和原来上拉电阻一起删除,相应地连接到输出线遥控接收器,每个输出线和相应的按钮遥控发射器模块.当按下发送模块按钮时,接收模块输出线电平可以改变,并且S3C2410可以检测到变化.图像采集卡采集图像时不占用系统资源,应用程序可以使用CPU所有资源.使用参数设置内存中图像缓冲区数目.当程序执行时将图像处理程序放在回调函数中,使图像在成功采集后立即进行处理.
3.2 信息交互模块设计
作为一个遥控系统,通信模块是非常重要的.该系统利用蓝牙模块和动物的背包进行通信,并通过无线局域网将采集到的数据发送到PC终端.蓝牙无线接口取代电缆连接的技术功耗低,穿透力强,性能稳定,对人体危害小,应用简单易实现,易于推广.为了提高开发效率,节省开發时间,选择蓝牙模块.蓝牙嵌入式模块作为电缆更换程序,它可以直接和单片机或处理器相连,以透明的方式即插即用,实现设备间无线数据传输.它主要负责将从串口接收的数据转换为蓝牙设备发送到蓝牙协议另一端.采用UART桥控制器USB UART模块.USB设备符合USB2.0规范的要求,最大传输速率为12Mb/秒.异步串行数据总线,它兼容所有调制解调器接口信号.PDA可以通过USB无线网卡访问无线局域网,通过无线网络收集神经元活动信号到无线网络接入PC终端.信息交互模块的结构如下图所示.
4 基于嵌入式平台的机器人远程控制系统的实施
摄像头采集到的模拟信号通过移动机器人视频无线收发器发送到信号处理系统,信号处理系统输出数字图像到远程终端进行处理,所以图像获取芯片将模拟信号转换成数字信号.数据传送站传送测量数据和控制指令很可靠.信号处理系统主要包括图像处理模块和关键路径获取模块.图像处理模块的主要任务是实时将输入的模拟图像转换为数字图像.
本论文采用的地面路径分割算法的基本思想：首先设置一个距离的阈值,在视觉范围内选择一系列路径点,随着机器人处于地平面上,推测出所有路径点,得到机器人投影坐标；在第一个坐标点向前路径的基础上,在推进距离达到距离阈值时,设置机器人到达新坐标的时间,剔除在同样时间段内机器人已经到达关键点,关键点的二次投影在左边,为了纠正坐标,然后机器人位于地平线上的新高度并且基于修正坐标点向前运动.如此来回直到机器人到达最后一个路径临界点,然后选择并投射下一个路径的关键点.
在遥控终端中,信息显示模块可以显示由机器人发送的视频图像,并可以通过数据显示机器人的状态和操作者给出指令.通过交互控制模块,操作者可以使用直接遥控或半自主遥控.利用遥控终端和信号处理系统之间无线局域网通信实现信号处理系统中模拟信号的远程传输.然后由图像采集卡获取数字图像信息以用于手持终端的操作.无线数传实现安全高效的传输控制命令和控制数据,远程控制系统软件采用嵌入式Linux作为软件开发平台,在此基础上进行实时计算和图形显示.
上位机监控软件安装在上位机上,配置主机端口,对嵌入式系统的地址、端口和视频端口号进行监控.我们实现机器人在获取视频的过程中可以避开障碍物.机器人外形设计用人形设计,完成实现前进、后退、左转、右转的实验.
5 结论
总之,通过远程控制系统交互界面可以实现越野环境下导航控制,具有良好的可扩展性和应用前景,今后将继续加强系统的稳定性研究和系统功能扩展.
[参考文献]
[1]李媛,陈启军,移动机器人远程控制系统的模式研究和实现[J],同济大学学报,2004（09）.
[2]武传宇,沈卫平,胡旭东.未知环境中移动机器人基于行为的自主导航和环境构建[J].机电工程,2003（05）.
结论：适合不知如何写远程控制方面的相关专业大学硕士和本科毕业论文以及关于teamviewer论文开题报告范文和相关职称论文写作参考文献资料下载。
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