偵察機(jī)器人監(jiān)控系統(tǒng)研制.pdf

1、偵察機(jī)器人是用于進(jìn)入情況不明、人員無(wú)法接近或高度危險(xiǎn)區(qū)域執(zhí)行偵察任務(wù)的機(jī)器人，操作員通過(guò)人—機(jī)器人交互接口監(jiān)視機(jī)器人的姿態(tài)和工作狀態(tài)，遠(yuǎn)程操縱機(jī)器人從事偵察、采樣和處理現(xiàn)場(chǎng)高危性事件等工作。本文重點(diǎn)研究偵察機(jī)器人監(jiān)控系統(tǒng)中低帶寬條件下實(shí)時(shí)可靠無(wú)線視頻傳輸、偵察事務(wù)規(guī)劃與執(zhí)行系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法和基于多Agent的監(jiān)控軟件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法。 介紹了半自主核化偵察機(jī)器人的功能需求、移動(dòng)車體的設(shè)計(jì)、感知系統(tǒng)的劃分以及建立的機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)模型。描

2、述了一個(gè)層次式的、具有模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、局部智能等特點(diǎn)的電子系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)和一個(gè)融合層次式控制體系與基于行為的控制體系優(yōu)點(diǎn)的混合式半自主偵察機(jī)器人體系結(jié)構(gòu)。 針對(duì)無(wú)線傳輸帶寬窄的限制及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定性，在綜合考慮視頻傳輸系統(tǒng)中的視頻采集、視頻壓縮、數(shù)據(jù)打包、視頻傳輸、視頻解碼等環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上，提出了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)帶寬自適應(yīng)的基于H．264編碼的實(shí)時(shí)可靠無(wú)線視頻傳輸框架。使用測(cè)試表明，實(shí)現(xiàn)的視頻傳輸系統(tǒng)能在512Kbps的低無(wú)線帶寬上實(shí)時(shí)可

3、靠地傳輸視頻，獲得較好的QoS。 為了解決操作員在偵察現(xiàn)場(chǎng)需要快速進(jìn)行事務(wù)規(guī)劃的問題，提出了基于圖形化組態(tài)的事務(wù)規(guī)劃方法，它可以減輕操作員的工作強(qiáng)度、提高規(guī)劃效率。在抽象層次上，采用RS運(yùn)算符來(lái)描述基于行為的機(jī)器人事務(wù)。通過(guò)實(shí)現(xiàn)的圖形化事務(wù)規(guī)劃器，操作員在偵察現(xiàn)場(chǎng)只需執(zhí)行鼠標(biāo)拖曳方式的組態(tài)操作和簡(jiǎn)便的行為合成操作即可自動(dòng)生成基于RS運(yùn)算符的抽象事務(wù)描述，然后下載到機(jī)器人端并解釋執(zhí)行。 提出了一個(gè)新穎的基于Python的機(jī)

4、器人自主事務(wù)執(zhí)行系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法。自主事務(wù)執(zhí)行系統(tǒng)包含事務(wù)解釋器和事務(wù)執(zhí)行器兩個(gè)部分，事務(wù)解釋器解釋來(lái)自事務(wù)規(guī)劃器的抽象事務(wù)描述，輸出用Python腳本語(yǔ)言描述的機(jī)器人事務(wù)，然后交由內(nèi)嵌了Python腳本解釋器的事務(wù)執(zhí)行器解釋執(zhí)行，執(zhí)行機(jī)制采用了基于行為動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)和有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)(FSA)的混合行為協(xié)調(diào)機(jī)制。Python腳本語(yǔ)言的良好特性使得機(jī)器人行為以腳本文件形式儲(chǔ)存，行為的添加和維護(hù)簡(jiǎn)便靈活，可通過(guò)腳本的組合裝配生成新的行為腳本，使用

5、Python腳本描述的機(jī)器人事務(wù)無(wú)需編譯就可直接調(diào)用運(yùn)行。測(cè)試與仿真結(jié)果表明，實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)能夠正確地解釋執(zhí)行事務(wù)規(guī)劃器生成的事務(wù)描述，系統(tǒng)具有很好的靈活性。 針對(duì)半自主核化偵察機(jī)器人系統(tǒng)應(yīng)該具有分布智能、局部自主和開放系統(tǒng)構(gòu)架，提出了基于多Agent的監(jiān)控軟件系統(tǒng)構(gòu)建方法。系統(tǒng)分為機(jī)器人接口Agent和人-機(jī)器人接口Agent，系統(tǒng)中各Agent通過(guò)Agent通信鏈路來(lái)進(jìn)行通信，且遵循C/S交互模型。根據(jù)此交互模型，提出了一個(gè)Cl