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基于智能手机的家用机器人远程控制系统的设计与实现.doc
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基于智能手机的家用机器人远程控制系统的设计与实现.doc
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摘 要
随着人们生活水平的不断提高以及机器人领域技术的飞速发展,家用机器
人倍受亲睐。交互式控制软件系统是家用智能机器人的灵魂,通过交互式控
制
软件系统对机器人各功能的控制和协调,家用机器人的智能性、实用性和交
互
性得以体现。通过系统的设计及其与下位机的通讯,实现智能手机对机器人
动
作控制以及对家用机器人所在环境进行实时网络监控,因此基于智能手机的
家
用机器人远程控制系统的研究有重大意义。
本系统是基于 VC++ 6.0 中的 MFC 研发模块及 FMS(Flash Media Server)
平台开发研制出一款 Android 智能手机对家用伙伴机器人的远程控制软件系
统。系统分为机器人端服务器程序和 Android 智能手机客户端程序两部分。
本
软件系统首先安装实现流媒体服务器 FMS,使家用机器人端与智能手机端建
立
数据通道。通过应用 FMS 提供的多媒体技术,成功地将机器人端捕捉的的实
时
视频以及实时环境温湿度数据通过 3G 网络分别传输到智能手机端的实时视
频
模块和温湿度显示模块等。实现了手机用户对家用机器人的实时监控。
机器人端程序设计主要分为视频编码模块、网络发送模块和运动控制模块。
视频编码模块使用 FMS 实现视频的采集,然后进行基于 Android 智能手机标
准
的 H.263 格式的视频压缩。网络发送模块利用 Winsock 实现编程,最后通过
FMS
将实时视频由机器人端发送到客户端。机器人端上位机通过串口与下位机
(ATmega128 单片机)通信,实现机器人的运动控制,运动控制模块通过在
MFC 模板中添加 MSComm 控件来实现串口通信的编程。
智能手机客户端程序在 Android 操作系统下完成,主要实现视频重建和运
动控制信息的发送。视频的重建就是 H.263 的解码过程,主要通过反量化和
反
DCT 变换来实现帧数据的恢复,并显示出来。而手机端对机器人的运动控制
信
息的发送则是当手机端触发特定的按钮时向机器人发送特定的指令,从而实
现
机器人特定的运动功能。
关键词:Android 智能手机;家用机器人;H.263;运动控制
- I -哈尔滨工业大学工程硕士学位论文
Abstract
With the rapid development of people's living standards and robotics
technology, the household robots have been given increased attentions.
The
interactive control software system is the soul of household robots.
And the
intelligence, practicality and interactivity can be achieved through
the interactive
control software system for control and coordination of each function
of robotsThe system design together with the next crew communications
could lead to the
control of robot motion and real-time network monitoring of household
environment through smart phones. Therefore, study on the remote
control
system of household robot based on the smart phones has great
significance. The
remote control system is based on the MFC modules of VC++ 6.0 and FMS
platform Flash Media Server. The system is divided into two parts,
including
the robot server program and the client program. First, the FMS was
installed to
establish the data channel between the robot and smart phone.
Application of
multimedia technology provided by FMS transmitted the real-time video
and
real-time temperature and humidity data, captured successfully by the
robot, to
the real-time video module and the temperature-humidity module on the
smart
phone over 3G networks. Thus, the real-time monitoring of domestic
robots by
mobile phone users has been achievedThe robot-side program is mainly
divided into video encoder module,
network transmission module and motion control module. The video
encoder
module used FMS for video capture, and then the video compression
accomplished with H.263 format based on the standard of android smart
phonesThe network transmission module used the Winsock to implement
programming,
and finally the live video was sent from the robot to the client
through FMS. The
communications between the above crew and the next crew ATmega128 MCU
of Robot was fulfilled by the serial port, contributing to the motion
control of
robot. The motion control module realized the serial communication
programming via the MFC MSComm. The smart phone client program was
completed on the android operation system to reconstruction of the
main video
and sent of motion control information. The reconstruction process
is decoding of- II -哈尔滨工业大学工程硕士学位论文
H.263 video, mainly through the inverse quantization and inverse DCT
transformation to achieve the recovery and display of the video
dataThe transmission of the robot motion control information was
completed when
the mobile particular button was triggered to send specific commands
to the robotFinally, a specific motor function of the robot was achieved
Keywords: Android smartphones; household robots; H.263; motion
control- III -哈尔滨工业大学工程硕士学位论文
目 录
摘 要 I?
ABSTRACT. II?
第 1 章 绪 论 1?
1.1 课题来源及研究的目的和意义 1?
1.1.1 课题来源. 1?
1.1.2 课题研究的目的和意义 1?
1.2 国内外研究现状 1?
1.2.1 国外现状研究. 2?
1.2.2 国内研究现状. 4?
1.3 本文的主要研究内容 6?
1.4 本文的组织结构 7?
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