基本信息
- 項目名稱：
- 基于3G網(wǎng)絡的輪式移動機器人無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)
- 小類：
- 信息技術
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本項目開發(fā)一款以無線網(wǎng)絡為傳播媒介的輪式移動監(jiān)控機器人。在機器人上搭載攝像頭采集視頻信息，利用開發(fā)的上位機主控程序，通過無線網(wǎng)絡，控制移動機器人，采集相關視頻信息，同時，機器人上豐富的傳感器能采集返回很多現(xiàn)場環(huán)境的信息，可用于移動監(jiān)控或是震災搜救等特殊工作中。
- 詳細介紹：
- 本作品主要由移動機器人、系統(tǒng)服務器端和系統(tǒng)客戶端程序組成，主要實現(xiàn)移動控制、視頻監(jiān)控、現(xiàn)場的環(huán)境信息檢測等多種功能?？捎梦ｋU環(huán)境的信息采集、人員搜救和倉庫監(jiān)控等現(xiàn)場。移動機器人部分，主要搭載了Atom平臺，包含了3G模塊、無線網(wǎng)卡、攝像頭和GPS模塊，同時結合AVR單片機和一些傳感器，對現(xiàn)場環(huán)境信息的采集。服務器程序主要用于轉發(fā)移動機器人與客戶端之間的信息，同時記錄相關位置和操作信息。客戶端主要包括兩種客戶端，一種為主控客戶端，可用于對移動機器人進行控制和信息采集，并顯示；另外一種是普通客戶端，只能用于查看移動機器人傳送回的視頻、傳感器信息和位置信息等?？蛻舳松霞闪薵oogle衛(wèi)星地圖，結合移動機器人的GPS模塊可清楚的在地圖上顯示位置信息。移動機器人不僅具有一定的越障能力，其上搭載的10余種傳感器，使得所采集的信息更為豐富。不僅如此，無線傳輸?shù)哪Ｊ街靼ǎ?G模式和無線局域網(wǎng)模式用戶可以使用客戶端輕松的切換這兩種數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪Ｊ剑沟每煽刂坪捅O(jiān)控的范圍更廣。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 主要解決的問題與創(chuàng)新點： 1．主控設備（PC機/3G智能手機）的控制軟件開發(fā)，以及如何實現(xiàn)通過3G網(wǎng)絡的遠程控制問題。 主要解決移動機器人的控制軟件開發(fā)，通過軟件方便控制機器人移動，以及讓操作人員直觀的了解機器人傳感器所采集的信息，更好的完成人機交互的效果。 2．3G網(wǎng)絡下的視頻傳輸，實現(xiàn)移動機器人控板ATOM與主控設備（PC機/3G智能手機）視頻及其他信息通信問題。 主要解決通過3G網(wǎng)絡的完成視頻傳輸?shù)膯栴}，使機器人通過所采集的視頻和其他信息能發(fā)送回主控設備進行處理顯示，同時也使主控端所顯示的視頻信息清晰流暢。 3．移動機器人主控Atom平臺與其舵機控制板和傳感器控制板之間的數(shù)據(jù)通信協(xié)議問題。 主要解決移動機器人的移動控制問題，能使其按照主控端軟件的控制信息完成移動功能。使用戶能方便的控制機器人移動，更好的完成移動監(jiān)控功能。 4．對移動機器人主控Atom平臺的系統(tǒng)選型和控制軟件開發(fā)，如何適應項目需求問題。 主要解決下位機的主控問題，以更好的實現(xiàn)以上三點的所用功能。在Atom平臺上安裝Windows Xp，有利于提升機器人的視頻采集處理能力，使下位機控制更為一體化。 5．機器人的電源輸出問題。 主要解決機器人的電源問題，除了要給AVR控制板（5V）供電外，還需要為電機（7.2 v）和伺服電機（5v）供電，由于電壓不統(tǒng)一，因此以此完成電源問題的處理，才能使機器人工作正常。
科學性、先進性
- 本作品相比與現(xiàn)在市面上的無線監(jiān)控系統(tǒng)，主要優(yōu)勢有如下幾點： 1.移動監(jiān)控，用戶可自行控制移動機器人，到達指定位置，或者對指定目標進行監(jiān)控，有很大的靈活性。 2.3G傳輸，移動機器人所采集視頻和控制信息通過3G網(wǎng)絡傳輸，只要有3G網(wǎng)絡覆蓋的地方，用戶都可以隨時隨地方便的使用客戶端對移動機器人進行控制，觀察監(jiān)控信息。 3.3G網(wǎng)絡與局域網(wǎng)的自由切換。當移動機器人檢測到可用的有效局域網(wǎng)時，會自動從3G網(wǎng)絡切換到局域網(wǎng)，從而提高了監(jiān)控視頻信息的質量。 4.GPS實時定位。上位機控制軟件會結合google地圖，隨時顯示機器人的位置信息，方便用戶控制。 5.智能手機控制。特別編寫了手機端控制軟件，3G手機也可以通過3G網(wǎng)絡控制移動機器人，從而進行監(jiān)控，這在家居監(jiān)控方面是個和有意義的應用。
獲獎情況及鑒定結果
- 1.本項目獲2010年湖南省大學生研究性學習與創(chuàng)新性項目。 2.本項目獲2010年湖南省大學生計算機作品大賽二等獎。 3.本項目獲2009年湖南工業(yè)大學大學生計算機作品大賽一等獎。
作品所處階段
- 實驗室階段
技術轉讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實物展示，可演示實際功能
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 移動機器人是一個集環(huán)境感知、動態(tài)決策與規(guī)劃、行為控制與執(zhí)行等功能于一體的智能體，能按照預先給定的任務指令、根據(jù)已知的地圖信息作出全局路徑規(guī)劃，并在進行中不斷感知周圍的局部環(huán)境信息，自主地作出各種決策，自動避開障礙物引導自身安全行駛到指定的位置，執(zhí)行要求的動作和操作。移動機器人已在機械、電子、紡織、卷煙、醫(yī)療、造紙、食品等行業(yè)得到了廣泛地應用，尤其是在高污染（核污染、化學污染）和惡劣（高溫、高噪音）環(huán)境中發(fā)揮重要的作用，保障了工作人員的安全。 隨著信息技術的發(fā)展，無線通信逐漸深入到辦公室、礦山、港口、倉庫等場所，由于它使人們擺脫了有線線纜的束縛，可以在任何地方、任何時刻訪問網(wǎng)絡資源或實現(xiàn)無線網(wǎng)絡設備之間的互聯(lián)。近年來，在移動機器人的研究領域方面，基于無線通信方式控制移動機器人方面有著巨大的潛力和應用。
同類課題研究水平概述
- 1、國外研究現(xiàn)狀 國外該方面的技術遙遙領先，特別是美國和日本出于頂尖水平。 1993年，美國發(fā)聲韋科莊園教案，為弄清教徒們的活動，聯(lián)邦調查局使用兩種機器人，一種是Remotec公司的Andros VA型和Andros MarkVIA 型移動機器人，另一種是RST公司研制的STV移動機器人。STV是一輛6輪遙控車，采用無線電以及光纜通信，車上有一個可以升高4.5米的支架，上面裝有彩色立體攝像機，該車僅需一人操作，遙控距離達10公里，在這次行動中共出動3臺STV,操作人員遙控機器人行駛到距離莊園548米的地方停下來，升起支架，利用攝像機和紅外探測器將窗內窺探得一清二楚。 另外，美國于2009年12月向火星發(fā)射名叫“火星科學實驗室（MSL）”的第三代火星車，它將與2010年10月份到達目的地，它重達600公斤，長度是“勇氣號”和“機遇號”的2倍多，攜載這輛車的整個飛船總重達3噸，造價9億美元，其源料供應依靠核能；高達的輪子使得它行動很快，能夠在坡度60度的斜坡上正常行駛工作；在電子導航設備的引導下，它就可以開到科學家感興趣的地方工作。 2、國內研究現(xiàn)狀 國內哈爾濱工業(yè)大學利用無線局域網(wǎng)技術進行無線通信，成功實現(xiàn)人對HIT-II型自主足球移動機器人的控制和多媒體傳輸；中國科學技術大學利用無線收發(fā)模塊PTR3000實現(xiàn)了10臺F-180小型足球移動機器人的足球比賽；海爾集團于2000年投產(chǎn)運行的開發(fā)區(qū)立體倉庫中，9臺移動機器人組成的一個柔性的庫內自動搬運系統(tǒng)，利用每臺移動機器人配置的無線通信電臺對它們實時遠程監(jiān)控。 可見，人們對第三代火星車的遠程控制水平又一次發(fā)聲質的改變，基本上是隨心所欲，當然這些是建立在無線通信的基礎上，那時無線通信系統(tǒng)具有更高的實時性和穩(wěn)定性，機器人的遠程控制技術也將成熟。
