论文摘要
侦察机器人是用于进入情况不明、人员无法接近或高度危险区域执行侦察任务的机器人,操作员通过人-机器人交互接口监视机器人的姿态和工作状态,远程操纵机器人从事侦察、采样和处理现场高危性事件等工作。本文重点研究侦察机器人监控系统中低带宽条件下实时可靠无线视频传输、侦察事务规划与执行系统的实现方法和基于多Agent的监控软件系统的实现方法。介绍了半自主核化侦察机器人的功能需求、移动车体的设计、感知系统的划分以及建立的机器人的运动模型。描述了一个层次式的、具有模块化、网络化、局部智能等特点的电子系统硬件结构和一个融合层次式控制体系与基于行为的控制体系优点的混合式半自主侦察机器人体系结构。针对无线传输带宽窄的限制及无线网络的不稳定性,在综合考虑视频传输系统中的视频采集、视频压缩、数据打包、视频传输、视频解码等环节的基础上,提出了一个网络带宽自适应的基于H.264编码的实时可靠无线视频传输框架。使用测试表明,实现的视频传输系统能在512Kbps的低无线带宽上实时可靠地传输视频,获得较好的QoS。为了解决操作员在侦察现场需要快速进行事务规划的问题,提出了基于图形化组态的事务规划方法,它可以减轻操作员的工作强度、提高规划效率。在抽象层次上,采用RS运算符来描述基于行为的机器人事务。通过实现的图形化事务规划器,操作员在侦察现场只需执行鼠标拖曳方式的组态操作和简便的行为合成操作即可自动生成基于RS运算符的抽象事务描述,然后下载到机器人端并解释执行。提出了一个新颖的基于Python的机器人自主事务执行系统的实现方法。自主事务执行系统包含事务解释器和事务执行器两个部分,事务解释器解释来自事务规划器的抽象事务描述,输出用Python脚本语言描述的机器人事务,然后交由内嵌了Python脚本解释器的事务执行器解释执行,执行机制采用了基于行为动态优先级和有限状态自动机（FSA）的混合行为协调机制。Python脚本语言的良好特性使得机器人行为以脚本文件形式储存,行为的添加和维护简便灵活,可通过脚本的组合装配生成新的行为脚本,使用Python脚本描述的机器人事务无需编译就可直接调用运行。测试与仿真结果表明,实现的系统能够正确地解释执行事务规划器生成的事务描述,系统具有很好的灵活性。针对半自主核化侦察机器人系统应该具有分布智能、局部自主和开放系统构架,提出了基于多Agent的监控软件系统构建方法。系统分为机器人接口Agent和人-机器人接口Agent,系统中各Agent通过Agent通信链路来进行通信,且遵循C/S交互模型。根据此交互模型,提出了一个Client端的软件开发框架SAMRIA,作为应用编程接口使用,从而使得软件开发能够将注意力集中到机器人高层应用逻辑上,大大缩短开发周期。使用Visual C++等开发工具实现了此软件系统,系统具有很好的灵活性,扩展性强。
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标签：半自主侦察机器人论文; 多监控系统论文; 事务规划论文; 视频传输论文; 人机交互论文;