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1、多功能遥控移动终端 参赛单位：北京大学 多功能遥控移动终端 参赛单位：北京大学 2008年年7月月2008年年7月月 参赛队员：郑拓伦 叶初阳 司赢 指导教师：刘志敏 参赛队员：郑拓伦 叶初阳 司赢 指导教师：刘志敏 纲要纲要 ?选题背景及作品功能 ?系统方案 ?系统方案概述 ?普通移动设计 ?路径移动、自动移动设计 ?障碍物躲避设计 ?关键技术 ?系统测试 ?总结 ?选题背景及作品功能 ?系统方案 ?系统方案概述 ?普通移动设计 ?路径移动、自动移动设计 ?障碍物躲避设计 ?关键技术 ?系统测试 ?总结 2008/11/32008/11/3北京大学信息科学技术学院北京大学信息科学技术学院第1
2、页第1页 典型应用场景典型应用场景 ?本作品可代替或协助工作人员实现检查、 探测、巡逻以及运输等功能，应用场景可 举例如下： ?酒店内部的定时巡逻 ?酒店内部的物品运输 ?会场的安全检查 ?本作品可代替或协助工作人员实现检查、 探测、巡逻以及运输等功能，应用场景可 举例如下： ?酒店内部的定时巡逻 ?酒店内部的物品运输 ?会场的安全检查 2008/11/32008/11/3北京大学信息科学技术学院北京大学信息科学技术学院第2页第2页 可控移动终端系统可控移动终端系统 2008/11/32008/11/3北京大学信息科学技术学院北京大学信息科学技术学院第3页第3页 由主控台和移动终端构成 主控台
3、与移动终端通过无 线链路连接 主控台实现对移动终端控 制，接收信息并显示 移动终端接收指令，实施 移动、采集现场信息，通 过无线链路传输给控制台 作品实物图作品实物图 2008/11/32008/11/3北京大学信息科学技术学院北京大学信息科学技术学院第第4 4页页 作品功能作品功能 ?用户通过控制界面发送命令，监控现场状 况 ?移动终端即时受控移动 ?移动终端自动运行 ?移动终端躲避障碍物并报警 ?移动终端对现场数据的采集与传输 ?视频信息的采集和传输 ?用户通过控制界面发送命令，监控现场状 况 ?移动终端即时受控移动 ?移动终端自动运行 ?移动终端躲避障碍物并报警 ?移动终端对现场数据的采
4、集与传输 ?视频信息的采集和传输 2008/11/32008/11/3北京大学信息科学技术学院北京大学信息科学技术学院第5页第5页 演示功能演示功能 ?基本控制功能及即时视频功能 ?定时移动功能 ?按已知路径移动功能 ?按图画路径移动功能 ?自动返回功能 ?躲避障碍物功能 ?基本控制功能及即时视频功能 ?定时移动功能 ?按已知路径移动功能 ?按图画路径移动功能 ?自动返回功能 ?躲避障碍物功能 2008/11/32008/11/3北京大学信息科学技术学院北京大学信息科学技术学院第6页第6页 纲要纲要 ?选题背景及作品功能 ?系统方案 ?系统方案概述 ?普通移动设计 ?路径移动、自动移动设计 ?
5、障碍物躲避设计 ?关键技术 ?系统测试 ?总结 ?选题背景及作品功能 ?系统方案 ?系统方案概述 ?普通移动设计 ?路径移动、自动移动设计 ?障碍物躲避设计 ?关键技术 ?系统测试 ?总结 2008/11/32008/11/3北京大学信息科学技术学院北京大学信息科学技术学院第7页第7页 系统方案概述系统方案概述 2008/11/32008/11/3北京大学信息科学技术学院北京大学信息科学技术学院第8页第8页 ?移动终端：硬件系统、软件实现 ?控制台：提供人机交互界面、视频显示 ?网络传输：视频及控制指令 ?设计指标 ?移动终端有较高的灵敏度和灵活性 ?移动终端有一定的智能性 ?即时视频传输稳定
6、、清晰，即时性好 ?人机交互界面友好、操作方便 ?移动终端：硬件系统、软件实现 ?控制台：提供人机交互界面、视频显示 ?网络传输：视频及控制指令 ?设计指标 ?移动终端有较高的灵敏度和灵活性 ?移动终端有一定的智能性 ?即时视频传输稳定、清晰，即时性好 ?人机交互界面友好、操作方便 系统逻辑图系统逻辑图 2008/11/32008/11/3北京大学信息科学技术学院北京大学信息科学技术学院第9页第9页 移动终端-硬件概述移动终端-硬件概述 ?硬件总体框图?硬件总体框图 2008/11/32008/11/3北京大学信息科学技术学院北京大学信息科学技术学院第10页第10页 移动终端-软件概述移动终端
7、-软件概述 ?功能：完成对基本指令、路径指令、自动 控制指令的分析处理；完成对现场距离、 报警及角度信息的处理。 ?接口： ? 通过网络模块与控制台通信 ?与异步串口通信，实现对硬件的控制 ?功能：完成对基本指令、路径指令、自动 控制指令的分析处理；完成对现场距离、 报警及角度信息的处理。 ?接口： ? 通过网络模块与控制台通信 ?与异步串口通信，实现对硬件的控制 2008/11/32008/11/3北京大学信息科学技术学院北京大学信息科学技术学院第11页第11页 软件-控制及数据处理软件-控制及数据处理 ?基本流程图?基本流程图 2008/11/32008/11/3北京大学信息科学技术学院北
8、京大学信息科学技术学院第12页第12页 网络传输网络传输 ?传输内容： ?控制指令：采用超时重发保证可靠性 ?视频流：保证即时性 ?控制指令传输： ?传输层协议：UDP ?实现方式：linux下socket编程 ?视频传输 ?移植基于h.323的Ekiga软件 ?传输内容： ?控制指令：采用超时重发保证可靠性 ?视频流：保证即时性 ?控制指令传输： ?传输层协议：UDP ?实现方式：linux下socket编程 ?视频传输 ?移植基于h.323的Ekiga软件 2008/11/32008/11/3北京大学信息科学技术学院北京大学信息科学技术学院第13页第13页 控制台-用户界面控制台-用户界面
9、 ? 界面设计：由视频界面、控制界面、帮助 界面组成 ? 基于QT3编程实现 ? 界面设计：由视频界面、控制界面、帮助 界面组成 ? 基于QT3编程实现 2008/11/32008/11/3北京大学信息科学技术学院北京大学信息科学技术学院第14页第14页 普通移动设计普通移动设计 ?基本思想：移动动作分解 ?硬件：通过外扩电路板以及电机实现 ?与嵌入式开发板通信 ?控制移动终端电机 ?软件： ?通过网络通信实现协议接口 ?通过串口编程实现通过软件控制硬件 ?软件延时，配合硬件速度 ?基本思想：移动动作分解 ?硬件：通过外扩电路板以及电机实现 ?与嵌入式开发板通信 ?控制移动终端电机 ?软件：
10、?通过网络通信实现协议接口 ?通过串口编程实现通过软件控制硬件 ?软件延时，配合硬件速度 2008/11/32008/11/3北京大学信息科学技术学院北京大学信息科学技术学院第15页第15页 路径移动、自动移动设计路径移动、自动移动设计 ?路径移动基本思想：分解为基本动作，现 场信息反馈，通过软硬件结合形成闭环反 馈系统，以达到按一定路径运行的功能。 ?自动移动、画图路径移动等复杂移动：将 其分解为基本运行路径，按路径给出指令 运行即可 ?路径移动基本思想：分解为基本动作，现 场信息反馈，通过软硬件结合形成闭环反 馈系统，以达到按一定路径运行的功能。 ?自动移动、画图路径移动等复杂移动：将 其
11、分解为基本运行路径，按路径给出指令 运行即可 2008/11/32008/11/3北京大学信息科学技术学院北京大学信息科学技术学院第16页第16页 路径移动、自动移动设计路径移动、自动移动设计 ?硬件：扩展电路板、传感器器件 ?扩展电路板控制电机完成分解动作、控制并传 回传感器信息 ?霍尔传感器实现里程测量，完成距离反馈 ?电子罗盘实现绝对角度测量，完成角度反馈 ?软件： ?将动作分解为基本动作 ?处理反馈信息，闭环比较实际值与命令值差值 ?通过多线程编程方式加强即时性和精确性 ?硬件：扩展电路板、传感器器件 ?扩展电路板控制电机完成分解动作、控制并传 回传感器信息 ?霍尔传感器实现里程测量，
12、完成距离反馈 ?电子罗盘实现绝对角度测量，完成角度反馈 ?软件： ?将动作分解为基本动作 ?处理反馈信息，闭环比较实际值与命令值差值 ?通过多线程编程方式加强即时性和精确性 2008/11/32008/11/3北京大学信息科学技术学院北京大学信息科学技术学院第17页第17页 障碍物躲避设计障碍物躲避设计 ?目的：为防止移动终端受损 ?硬件：外扩电路板、传感器 ?外扩电路板控制传感器，传回传感器信息，并 对移动终端移动进行控制 ?超声波传感器测量前方障碍距离 ?软件： ?处理传感器信息，适时终止移动终端移动 ?采用多线程方式，提高判断的灵敏性 ?目的：为防止移动终端受损 ?硬件：外扩电路板、传感
13、器 ?外扩电路板控制传感器，传回传感器信息，并 对移动终端移动进行控制 ?超声波传感器测量前方障碍距离 ?软件： ?处理传感器信息，适时终止移动终端移动 ?采用多线程方式，提高判断的灵敏性 2008/11/32008/11/3北京大学信息科学技术学院北京大学信息科学技术学院第18页第18页 纲要纲要 ?选题背景及作品功能 ?系统方案 ?系统方案概述 ?普通移动设计 ?路径移动、自动移动设计 ?障碍物躲避设计 ?关键技术 ?系统测试 ?总结 ?选题背景及作品功能 ?系统方案 ?系统方案概述 ?普通移动设计 ?路径移动、自动移动设计 ?障碍物躲避设计 ?关键技术 ?系统测试 ?总结 2008/11
14、/32008/11/3北京大学信息科学技术学院北京大学信息科学技术学院第19页第19页 关键技术关键技术 ?移动终端控制即时性及精确性保证： ?多线程编程，将现场信息获取部分同控制信息 处理部分分离，提高现场信息获取的及时性和 移动终端使用的稳定性。 ?软件延时，配合低速的串口设备，提高运动控 制的即时性。 ?硬件上，减小单步执行运动量，减小误差量， 提高精确度。 ?移动终端控制即时性及精确性保证： ?多线程编程，将现场信息获取部分同控制信息 处理部分分离，提高现场信息获取的及时性和 移动终端使用的稳定性。 ?软件延时，配合低速的串口设备，提高运动控 制的即时性。 ?硬件上，减小单步执行运动量
15、，减小误差量， 提高精确度。 2008/11/32008/11/3北京大学信息科学技术学院北京大学信息科学技术学院第20页第20页 关键技术-多线程编程关键技术-多线程编程 ?应用背景：“嵌入之星”开发板有着很强大的 并行处理的计算能力。 ?实现方法：Linux下pthread编程 ?基本思想： ?反馈系统，现场信息采集的即时性影响着控制 的精确度。 ?多线程将各信息采集和指令传送，分开处理， 避免影响信息采集即时性。 ?应用背景：“嵌入之星”开发板有着很强大的 并行处理的计算能力。 ?实现方法：Linux下pthread编程 ?基本思想： ?反馈系统，现场信息采集的即时性影响着控制 的精确度
16、。 ?多线程将各信息采集和指令传送，分开处理， 避免影响信息采集即时性。 2008/11/32008/11/3北京大学信息科学技术学院北京大学信息科学技术学院第21页第21页 关键技术-软硬件配合关键技术-软硬件配合 ?软件：延时 ?软硬件速度相配合，软件速度大于串口速度 ?动作分解，避免指令多余 ?保证即时性 ?硬件：减少单次运动量 ?提高运动精度 ?提高可控精度 ?软件：延时 ?软硬件速度相配合，软件速度大于串口速度 ?动作分解，避免指令多余 ?保证即时性 ?硬件：减少单次运动量 ?提高运动精度 ?提高可控精度 2008/11/32008/11/3北京大学信息科学技术学院北京大学信息科学技术学院第22页第22页 实际应用结果实际应用结果 ?优化了移动终端运行的精确度，实际运行 过程中，单次路径距离移动偏差小于5cm， 角度偏差小于10角度精度有很大的提高 ?实现很好的即时性，控制反应时间小于1s ?停止控制后没有多余运作，停止运作反应 时间小于1s。 ?优化了移动终端运行的精确度，实际运行 过程中，单次路径距离移动偏差小于5cm
