[發明專利]一種基于WIFI的無線機器人遠程控制系統

無效

• 申請號: 201310234056.9
• 申請日: 2013-06-14
• 公開（公告）號: CN103324178A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 胡凌燕;劉小平;徐剛;萬鵬;李春泉;徐少平
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 南昌市平凡知識產權代理事務所 36122
• 代理人: 夏材祥

所屬領域

本發明針對機器人的遠程控制系統，屬于工業控制領域。

背景技術

目前機器人是當今科技研究的熱點，機器人能夠代替人去完成特定的工作，以減少勞動力的使用和避免人們在危險或不健康的環境中工作。機器人分為自主性和半自主性，自主性機器人能夠獨立地完成某項工作，不需人為地對它進行干預；而半自主性機器人需要人對它進行一定地控制才能工作。受到機器人技術與檢測技術發展的限制，在復雜工業環境下，讓機器人完全自主工作還不太現實。而采用遠程遙操作的機器人可以借助人工智能來完成復雜環境下的機器人控制，是現實條件下最佳的選擇。

本控制系統可以實現機器人的遠程遙操作工作模式，它提供了一個良好的人機交互接口，操作者可以通過該接口對機器人下達指令，機器人也可以通過該接口把現場工作狀態和自身的運行情況匯報給操作者。操作者根據機器人的運行狀態，給出適當控制指令，使機器人處于半自主工作狀態。

本控制系統可以使機器人的ARM微處理器接收到監控PC機發送的控制指令，同時機器人可以將視頻數據、運動參數（速度等）通過WIFI反饋給監控PC機。

發明內容

本發明的目的是針對現有自主工作機器人技術的不足，提供一種基于WIFI的無線機器人遠程控制系統。

本發明所述系統構成包括硬件部分和軟件部分；

硬件部分包括：用于控制機器人的ARM微處理器、攝像頭、無線路由器、WIFI模塊，串口通信及監控PC機；

ARM微處理器是用來直接控制機器人的運動的，ARM微處理器和WIFI模塊通過串口相連，接收監控PC發送來的控制指令再實現機器人的控制。

無線路由器用于構建無線局域網絡，實現機器人與網內PC機通訊。將路由器連接到Internet網絡，任何Internet網絡中的PC機借助路由器轉發，都能與機器人進行通訊，控制機器人。

WIFI模塊與網內PC機模式相同，都為局域網下的客戶端，借助局域網進行通訊。它可以將攝像頭的視頻數據和ARM微處理器需要發送給PC的運動參數轉換為WIFI信號，當WIFI模塊與PC機都連接到局域網后，PC機通過連接WIFI模塊的IP地址來建立通訊通道，使PC機可以接收視頻數據和ARM微處理器發送的運動參數，同時也可以向WIFI模塊發送控制參數，進而控制ARM微處理器。

PC機是操作者對機器人的監控平臺，在PC機上，可以看到機器人拍攝到的工作現場實時視頻和機器人的運動參數，同時也可以通過PC機發送控制指令去實現機器人的控制；

攝像頭可以拍攝480*320的彩色視頻，視頻數據通過USB傳輸至WIFI模塊；

硬件連接如圖1所示。

通過上述硬件連接，ARM微處理器和internet網上的任意PC機就能進行通信。該系統的數據流向如圖2所示。

軟件部分包括：串口通訊程序和上位機監控程序，攝像頭數據的傳輸直接由WIFI模塊及其驅動程序來完成；

串口通訊程序中建立的通訊幀格式為：

幀頭+有效數據+幀尾；

其中：幀頭為0xA5，幀尾為有效數據和校驗字節，即把數據做無符號累加得到的一個字節。

這種格式的優點在于，幀頭可作為判斷一幀數據起始位置的標志，幀尾可校驗有效數據是否準確無誤地接收的。

接收程序如3圖所示。

PC機監控軟件負責與用戶進行交互，接收用戶的命令然后經過WiFi模塊轉發給機器人，同時將機器人返回的數據，如機器人自身狀態數據、采集的視頻信號呈現給用戶、數據的通訊傳輸是利用模塊中的ser2net軟件完成的，模塊將接收的網絡數據傳輸到串口；接收的串口數據發送至網絡，實現數據通訊；

PC機監控軟件采用的是.Net下的Socket網絡編程，使用的是面向連接的TCP協議，調用了幾種編程軟件提供的函數方法，通過填寫IP地址，使用Connect方法首先與遠程主機即WiFi模塊建立連接，調用Send方法將數據發送到網絡，供WiFi模塊接收，而利用Receive方法接收來自網絡的消息，由于Receive方法需要持續接收網絡消息，在新建的后臺線程中，利用while循環，每隔一段時間對Receive方法調用，查看接收緩存中的數據。?

其界面如圖4所示。