考古预探测机器人远程监控系统设计

论文摘要

本论文基于国家文物局的《文物出土现场保护移动实验室研发》国家科技支撑项目,这一项目主要是解决文物出土现场的勘探、测绘、分析、记录、文物发掘品的现场保护和提取等技术和装备问题,考古现场智能预探测系统是移动实验室搭载的最重要环节。本论文主要对远程控制下的人机交互技术进行研究,将虚拟显示技术应用到机器人远程控制中去,通过视频监控及参数反馈来监控机器人的状态。在远程端通过鼠标、键盘、操纵杆的方式来对工作现场的机器人进行远程操作,通过视频监控来获取相关有用信息。本文研究的目的主要有二个:(1)构建起一套机器人远程控制平台,实现机器人的远程智能控制。(2)在所建立的平台上对机器人远程控制进行深入的研究,解决其中一些关键技术,如视频监控技术、三维动画技术等。为实现以上目标,本论文主要完成了以下工作:(1)基于MFC建立了一套数据的实时获取与传输的通信机制。实现了环境参数数据的实时获取显示、保存,并能实时发送控制命令。(2)为了解决视频监控问题,采用了Directshow作为视频开发平台,完成了视频数据的获取、接收、保存回放等功能,主要解决了视频数据的实时传输问题。(3)在三维动画技术方面,采用Direct3D作为开发平台,通过专业三维PROE软件和3DMAX软件的结合,比较方便的构建了机器人几何模型,通过IMU反馈参数模拟机器人实时运动姿态。本论文最后所建立的远程监控系统经过现场测试性能比较完善,整个控制系统简易直观易于普通操作者操作;视频监控实时流畅,可手动保存视频,视频保存经过压缩大大节约了硬盘空间;环境参数显示实时准确,并可以保存成文档以备研究,控制命令的发送也准确无误。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 本课题研究的目的及意义
• 1.3 远程控制机器人的发展及历史
• 1.3.1 国外研究和发展状况
• 1.3.2 国内研究和发展状况
• 1.4 本文主要研究内容
• 第2章 机器人远程监控系统设计
• 2.1 远程监控系统分析
• 2.1.1 远程监控系统模型
• 2.1.2 远程控制系统的控制方式
• 2.1.3 远程控制性能因素
• 2.2 远程监控系统设计
• 2.3 本章小结
• 第3章 视频监控系统设计实现
• 3.1 Directshow 技术简介
• 3.2 基于 Directshow 技术的视频监控系统模型
• 3.2.1 基于Directshow技术的多媒体系统模型
• 3.2.2 视频监控系统模型建立
• 3.3 视频监控系统实现
• 3.3.1 Filter创建
• 3.3.2 FilterGraph 创建
• 3.3.3 Filter 连接成完整的图表
• 3.4 本章小结
• 第4章 传感器数据采集及控制命令发送
• 4.1 CserialPort 类功能及成员函数简介
• 4.2 串口通信实现
• 4.2.1 程序框架工程建立
• 4.2.2 添加类文件
• 4.2.3 通过CSerialPort完成串口操作
• 4.3 数据处理及控制命令发送
• 4.3.1 数据处理
• 4.3.2 控制命令发送
• 4.4 本章小结
• 第5章 3D动画模拟姿态
• 5.1 Direct3D 技术概述
• 5.2 Direct3D 功能分析
• 5.2.1 光照与材质
• 5.2.2 纹理
• 5.2.3 渲染管线
• 5.2.4 X文件模型
• 5.3 姿态模拟实现
• 5.3.1 基本流程
• 5.3.2 功能实现
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢