智能移動機器人遠程監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)

章毅 胡石

摘要 現(xiàn)在信息技術越來越發(fā)達，采用移動機器人和無線遠程控制技術相結合的思路，構建計算機與機器人之間的無線網絡平臺，這一想法也有條件得到實現(xiàn)。在這一構想中，平臺上可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸，從而在計算機終端對機器人的工作狀況進行監(jiān)控，真正實現(xiàn)人機協(xié)調，確保各種復雜環(huán)境下機器人都能良好的完成規(guī)定任務。

[關鍵詞]智能 移動機器人 遠程監(jiān)控

近來無線通訊技術的盛行給人們帶來了可以擺脫有線電纜，實現(xiàn)無線條件下進行精確信息傳輸?shù)谋憷?，確保人們在日常工作勝過中可以通過網絡資源或者是互聯(lián)網的設備進行信息交互。智能移動機器人在實際工作中經常需要在各種復雜條件下進行工作，傳統(tǒng)的有線通信方式則顯然會給這一過程帶來極大的阻礙，因而如何擺脫電纜的束縛、實現(xiàn)無線電通信和智能移動機器人相結合就成為具有重要意義的話題。無線通信方式具有建立簡單方便、具有良好的適用性以及足夠抗干擾能力等有點，這也是無線通信技術控制智能移動機器人的最大優(yōu)勢所在。

1 無線通信標準

由于通信對象具有特異性，因而采用標準無線通信技術來實現(xiàn)監(jiān)控智能移動機器人。802.llb的無線通信技術具有傳輸速度快、抗干擾性高、能夠自動調節(jié)傳輸速度等特性，在通信過程中能夠有效的保障網絡的穩(wěn)定性。與此同時其具有足夠的有效長度，可以確保智能移動機器人的活動特點得到滿足。同時無線網絡的兼容能力很強，在原網絡上裝上AP之后就可以直接進行無線網絡通信過程，和有線局域網有著同樣的便利性。

2 移動機器人遠程監(jiān)控系統(tǒng)的控制方式

通常對于遠程機器人的控制方式包括了離散命令控制以及監(jiān)督控制和連續(xù)命令的方式，其中連續(xù)命令控制方式作為最傳統(tǒng)的命令方式，具有較高的精度，但是在控制之前需要進行大量的采樣，下位機不許要完成了對于上位機控制命令的采集才能正常工作，因而控制效率具有一定的局限性，不能應對遠程控制中對于控制方式復雜多變性的需求。監(jiān)督控制的過程屬于遠程自主的控制方式，上位機操作者對于遠程機器人的操作過程進行一個全程的監(jiān)督，同時可以通過人工控制來對機器人的運作進行干預，這對于機器人要求較高，終端的機器人具有一定自主的能力。在操作過程中通過終端機器人獲得的信息來執(zhí)行操作，同時通過操作分級的方式來確保人工干預的優(yōu)先級，但是如果要確保這一環(huán)節(jié)中的運行性能，就要強化機器人只能的水平。

3 智能移動機器人遠程監(jiān)控系統(tǒng)

智能移動機器人的遠程監(jiān)控系統(tǒng)當中主要包含了控制器和具體監(jiān)控系統(tǒng)，通過下行機、無線網絡到上行機的結構來完成對信息的傳遞。

3.1 選擇控制器

機器人在執(zhí)行過程中極大程度上以來運動控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)的適用與否將會直接影響到智能機器人運動過程中對任務執(zhí)行的準確性以及參數(shù)運轉時的穩(wěn)定性。因此在控制器方面選擇目前功能最強大的多軸控制器PMAC，確保智能機器人有條件實現(xiàn)高準確性和實時性操作，進而可以有完成復雜操作的條件。這一思路已經開始廣泛的受用在各大機床或者機器人系統(tǒng)當中。與此同時為了確保移動機器人運動的精度，采用PMAC配套的控制卡以及額外的擴展卡來對程序進行計算。如此一來智能機器人的計算機可以同時來針對不同的控制對象來進行參數(shù)的調控以及語言編寫等措施。

3.2 遠程監(jiān)控系統(tǒng)

對于智能移動機器人實施監(jiān)控的過程中，需要有一定的設備對其任務和運行進行記錄，這一套系統(tǒng)可以歸納為上位機、無線網以及下位機三個部分。其中上位機是工控機以及公司對應的無線服務，下位機則是自行研發(fā)的智能機器人以及端口。在控制器和下位機的連接當中不需要采用特殊方法，僅需將兩者串口直接用交叉線連接起來即可。在設計的過程中主板和外部設備之間的通信過程需要通過并口的方法實現(xiàn)，然而在智能移動機器人和遠程系統(tǒng)結合的實際操作中考慮到通信成本問題，使用串行通信的方法來完成上位機和機器人之間的通信過程。這里的串行通信方法具體是指在外部設備和計算機之間以數(shù)據(jù)線和控制線為連接方式，將需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)一位一位的按幀數(shù)傳輸，每組固定長度的數(shù)據(jù)都會有固定的傳輸時常，確保傳輸信息的完整性。在串口通信硬件的組成當中可以采用特殊的單板機，設置四個獨立串口，確保多個串口進行通信的時候依然能夠正常工作，然后遠程控制的計算機和板式機之間通過無線串口進行數(shù)據(jù)傳輸，然后二次傳輸?shù)揭蕴W當中，在這一過程則是通過信息隧道的方式將串行數(shù)據(jù)進行一次處理然后再進行輸送。上位機的工作比較簡單，僅僅需要通過固定的操作系統(tǒng)對軟件進行定向，就可以完成虛擬串口的任務。而Windows的應用軟件不需要加以內容修改就具有遠程監(jiān)控的功能，因而可以說十分契合這一環(huán)節(jié)。在實際操作過程中結合到工作任務以及環(huán)境情況，再考慮到人們對于無線控制的期望，采用網絡拓撲結構作為通信網絡個比較合格，可以有效的執(zhí)行對于智能機器人的控制。

4 結束語

作者將無線網絡通信技術當中的遠程控制技術和智能移動機器人的遠程控制系統(tǒng)相結合，確保監(jiān)控系統(tǒng)可以準確的到智能移動機器人的運行情況，并獲得其位置等有關信息。通過實驗得到了一些參數(shù)，表明這一監(jiān)控系統(tǒng)能夠在復雜條件下準確得到智能移動機器人運行的各類實時數(shù)據(jù)信息，且面對一些不常見的復雜問題也能夠進行解決，實現(xiàn)每個模塊正常工作的目標，完成了對于遠程智能移動機器人的遠程控制。

參考文獻

[1]朱曉慶，陳巖，阮曉鋼，陳志剛，肖堯，&林佳等，基于智能手機的移動機器人控制系統(tǒng).CN10561105 3A，2016.

[2]燕飛，基于Android平臺的移動機器人遠程控制系統(tǒng)[D].（Doctoraldissertation，浙江理工大學，2014.

[3]曹晟，移動機器人遠程監(jiān)控系統(tǒng)研究與設計[D].（Doctoral dissertation，中南大學，2015.

[4]馬曉輝.移動機器人路徑規(guī)劃研究及遠程控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D].（Doctoraldissertation，云南大學，2015.

[5]王展妮，張國亮，武浩然，歐信非，&胡鑫，融合自主漫游及遠程監(jiān)控的圖書館移動機器人系統(tǒng)設計[J].華僑大學學報（自然版），2017，38 （03）：391-396.