远程机器人监控系统的研制

提出了利用Internet实时传输现场图像和发送控制命令的远程机器人监控系统的设计思想和总体结构。由于对实时性要求高 ,传输的视频图像数据量大 ,该系统采用了最新的视频图像压缩编码技术MPEG - 4。此外 ,采用TCP协议和RTP协议的联合使用技术 ,从而提高视频数据在网络中的传输质量与传输速度。实验证明 ,该监控系统既保证了控制命令传输的可靠性 ,又保证了机器人现场图像传输的实时性。     

基于ARM9的远程图像传输系统设计

本设计利用GPRS网络实现基于ARM9的远程图像传输,以Micro2440开发板作为控制平台,以Linux为操作系统,根据需求移植操作系统至开发板,利用Linux的视频设备接口实现图像采集,通过GPRS模块SIM300完成手机终端和现场设备的数据交换,通过Linux串口设备接口实现SIM300模块的控制。现场设备接收来自于手机终端的命令,采集现场的实时图像,处理后回传至手机,实现了图像的远程传输。     

救援机器人无线局域网控制系统研究

以一种履带式移动机器人作为控制平台,介绍了通过无线局域网对救援机器人进行远程控制的客户端—服务器端系统。构建了基于TCP/IP的机器人远程通讯协议,并采用了一种先进的视频传输技术实现了图像的实时传输,从而实现了救援机器人的无线控制和实时监控。     

履带式移动机器人无线控制的实现

以一种履带式移动机器人作为控制平台,利用无线收发一体数字传输MODEM模块PTR2000芯片抗干扰能力较强的FSK调制/解调原理,通过移动机器人身上单片机对机器人各个关节步进电机的控制,实现了移动机器人与PC之间数据的无线传输;采用微波开路电视传输系统MTVT 91卫星通讯传输技术,完成了对图像的实时传输。成功地实现了履带式移动机器人的无线控制,以及对远程机器人的实时监控。     

多站点远程实时视频传输与控制系统

为了实现远程监控图像的清晰,并保障系统的实时性和可靠性,需要高效率和高质量地进行视频压缩,无差错地进行快速网络传输,有效地进行命令控制.通过优化最新的H.264视频编码算法,设计有效的传输方案和引入自适应的传输机制来解决远程活动图像传输系统中存在的清晰、实时、高效、可靠性问题.实验结果表明: 改进后的算法较原有的T.264编码方案速度提高了30%以上,设计的传输策略在保障传输速度的同时,能有效地适应不同的网络环境.在系统中引入的几个关键技术对远程视频传输系统提供了有力的支持.     

网络通信技术在开放式网络化机器人中的应用

网络化是机器人实现开放性的必要途径.本文结合对开放式网络机器人控制系统网络通讯模块的介绍,提出了运用java、vc 和web编程技术,解决机器人的视频传输问题,使得远程客户不仅可以遥操作机器人,同时还可以根据网络传输的图像,实时得到机器人的运行状态.     

井下电视图像压缩技术

测井电缆的数据传输带宽非常有限,图像压缩是井下电视研制的关键技术.基于小波变换的井下电视图像压缩系统通过小波变换、子带编码、自适应量化和熵编码进行图像压缩,采用质量盒控制、背景对比度控制和场频控制技术,实现了较高的压缩比.该系统采用DSP控制技术和图像压缩专用芯片,使图像压缩比和数据流量易于控制,适用于单芯电缆、多芯电缆和光电测井电缆的图像传输.图像解压缩回放过程中采用了插场技术,实现了PAL制式视频50场/秒的实时运动图像播放速度.     

救援环境下基于遥操作的机器人控制系统研究

结合救援机器人作业环境的要求,开发出基于客户端/服务器模式的远程控制平台。该平台实现了通过无线网络实时传输各类数据和控制命令,客户端再现了机器人的工作环境和状态。并在此基础上进行了机器人实时操作测试。从测试实验结果可以看到,目前基于无线局域网进行机器人的遥操作是可行的。     

远程监控系统中基于Java的图像实时传输

在分析远程监控系统中图像传输特点的基础上,对图像远程实时传输中传输协议、传输方式的选择进行讨论,并针对图像实时传输中存在的延时、抖动、失真等问题,详细论述了采用多缓冲区循环、多线程及双缓冲技术实现图像实时、平稳传输的方法,并给出了基于UDP的实时图像多目传输的Java实现方法.实践证明,文中介绍的技术能有效地实现远程监控系统中图像的实时、高质量传输.     

神经外科机器人辅助手术系统

同医生操作比较，机器人具有精度高、不会疲劳等优点，结合医学影像、计算机和机器人技术的机器人辅助手术系统是当前国内外的研究热点。介绍了无框架神经外科立体定向术辅助外科手术系统的系统结构，综合分析了系统设计、操作过程中保证操作安全、改善使用性能方面的一些新方法，如基于数字医学图像传输标准的数据获取、结合虚拟现实的手术规划、主被动结合的手术器械支架以及将机器人运动框架模型融合在现场视频用于远程手术等技术，经临床验证有效可行。     

受限网络带宽下遥操作机器人的视频传输控制

针对搭载多个视像传感器的遥操作机器人系统,提出一套适用于遥操作系统网络应用层的视像传输带宽分配算法.根据遥操作机器人当前执行的任务计算得到各视像的传输权重,采用多目标优化方法,在总传输数据量不超过系统传输带宽的前提下,依据权重公平将传输带宽分配给各个视像传感器.该算法对于带宽受限的传输网络,通过修改视像采集分辨率与帧率达到控制传输带宽的目的,避免了因网络拥堵导致的传输丢帧现象,从而保障传输视像的实时性和完整性,使系统可以依赖于视觉图像质量完成遥操作任务.设计的算法已运用于实际变电站环境中的巡检机器人,为系统提供流畅完整的视频传输服务,验证了算法的实用性.     

Bayer图像无损压缩算法及其FPGA实现

结合Bayer CFA格式图像的特点,提出了一种基于Bayer图像的无损压缩算法,该算法简单高效,可以在无损压缩下取得较高的图像恢复质量,非常适用于遥感图像、医学影像等对图像质量要求很高的场合。在对各种算法进行仿真评估的基础上提出了基于COMS图像传感器IBIS5-A-1300的无损压缩FPGA实现方案,整个结构采用流水线设计,同时用少量行缓存代替传统的大容量存储,节省了存储资源,加快了运算速率,减小了电路规模。经验证明完全满足对Bayer图像实时处理的要求,为后续实时压缩编码和传输提供了有利条件。     

基于彩色CMOS图像传感器的图像压缩预处理系统的设计

结合彩色CMOS图像传感器和Bayer CFA格式图像的特点,提出了一种基于Bayer图像的准无损压缩算法.该算法简单高效,可以在准无损压缩下取得较高的图像恢复质量,非常适用于遥感图像、医学影像等对图像质量要求较高的场合.在对算法进行仿真评估基础上提出了基于COMS图像传感器IBIS5-A-1300的图像压缩FPGA实现方案,整个结构采用流水线设计,同时用少量行缓存代替传统的大容量存储,节省了存储资源,加快了运算速率,减小了电路规模,经验证明完全满足对Ba-yer图像实时处理的要求,为后续实时压缩编码和传输提供了有利条件.     

基于人工势场的机器人动态路径规划新方法

针对传统机器人路径规划方法仅考虑静态环境的问题,建立了一种基于人工势场的移动机器人动态路径规划新方法.移动机器人运动环境通常是复杂多变的,在动态环境下,目标点、障碍物可能都是运动的,另外,存在运动轨迹未知的随机障碍物等,针对移动环境的动态情况,在传统人工势场法相对位置势场的基础上引入相对速度势场,充分利用量子粒子群算法,对引力势场和斥力势场的增益系数进行一定的优化.以量子粒子群的优化算法进行快速全局搜索,结合人工势场操作,对引力场和斥力场增益系数进行优化,该方法易于实时快速地对机器人进行控制.仿真结果表明,基于量子粒子群算法的人工势场法的路径规划模型能够得到平滑、安全的路径,具有较高的性能.该方法可以有效地实现机器人的动态路径规划.     

基于ARM的嵌入式移动机器人遥控器设计

介绍了一种以STM32为核心的嵌入式移动机器人无线遥控器的设计与实现。遥控器硬件部分包括电源模块、主控模块、LCD显示模块、无线数传模块、按键模块;软件上采用嵌入式μC/OS-Ⅱ来实现统一任务调度和外围设备管理。遥控器根据按键的不同状态通过无线收发模块JZ871发送不同指令,并且可以实时接收机器人本体返回的数据,液晶屏会对指令发送状态、机器人本体运行状态及遥控器自身状态进行提示。经过大量实验数据验证,本文设计的遥控器具有高稳定性、高准确性、遥控距离远的优点。     

基于无线通讯的移动机器人远程控制系统的设计和实现

介绍了一种机器人远程控制系统的设计和实现方法,通过远程主机和机器人之间通讯的反馈控制和指令校验的方式,保证对机器人的可靠控制。该系统可以实现对机器人行走路径任务的管理和下发,使移动机器人可以全自动运行。     

基于虚拟现实的机器人异地仿真与监控

研究了利用虚拟现实技术对机器人进行仿真、监控和遥操作集成一种理论及方法,分别建立了用于仿真和监控的虚拟机器人.结合实验机器人、微控制器和无线通讯系统等构建了实验系统,分析了机器人运动在虚拟环境中的定位和控制方法,并进行了相关实验.研究和实验工作表明,虚拟现实技术不仅能够作为视频监控和仪表监视方法的有力补充,还能够在遥操作中带来更好的操控体验,并且与视频反馈相比,可以在有限的数据带宽条件下提供更好的辅助效果.     

基于姿态传感器进行感兴趣区域压缩的园区无人车图传

园区无人车需要同时用于视觉导航、监控及控制信号传输的带宽.在实时提供图像信号的同时,不过多占用带宽,成为园区无人车图传的关键.而用于导航监控的图像要求水平范围视场具有较高的图像质量,但车辆行驶过程中路面不平整,使得水平视场的获取呈现一定难度.过多的带宽占用会影响无人车视觉导航、监控及控制信号的传输,因此,在低带宽条件下实现图像数据传输的实时性是无人车图传研究的重点.为了平衡图像质量与带宽占用,本文提出基于H.264/AVC算法,利用姿态传感器实现以水平视场为感兴趣区域的图像压缩算法,对视频帧分为感兴趣区域和非感兴趣区域采用不同的压缩比压缩.相比H.264/AVC算法,此方法在保证图像质量的情况下,能够实现更高的压缩率,对网络带宽更友好.