履带式移动机器人及其无线视频控制的探索与研究摘 要：目前机器人的应用越来越广泛，几乎渗透到所有领域移动机器人是机器人学中的一个重要分支更由于它在星球探测、军事侦察、扫雷排险、防核化污染等危险与恶劣环境以及民用中的物料搬运上具有广阔的应用前景，使得对它的研究在世界各国受到普遍关注移动机器人在与外部的通信方式选择上，由于其具有广阔的运动空间，无线通信成为移动机器人所必须具备的通信方式 以一种履带式移动机器人作为控制平台，首先根据履带式移动机器人的运动特性给出了运动学方程的正、反解，并对其作了动力学分析并利用无线收发一体数传MODEM模块（PTR2000芯片抗干扰能力较强的FSK调制/解调），通过移动机器人身上单片机对机器人各个关节步进电机和驱动电机的控制，实现了移动机器人与遥控计算机之间数据的无线传输无线视频模块选用CMOS图像传感器OV9620进行视频采集，在外部CPLD控制模块的作用下将采集到的数字视频信号存储到图像存储器中，并通知DSP TMS320DM642进行MPEG-4编码压缩，然后由无线收发模块发射出去；在接收端，由USB控制器CY7C68013建立USB2.0传输通道将接收模块接收到的视频数据上传给主机进行解码、显示后续处理。
其控制系统的软件编制包括遥控计算机界面的编制、主单片机控制系统及从单片机控制系统的编制在软件设计方面，描述了模块化的设计思想及过程，给出了各部分模块的流程图无线视频采集系统实现了数字化采集、数字化处理和数字化传输 可以实现对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，完成爬坡、上楼梯等主要行走动作另外还借助于外部超声波等传感器实现了履带式移动机器人简单的避障工作，具有一定的自主性关键词：履带式移动机器人；单片机；PTR2000；无线视频；数字化；超声波传感器Tracked Mobile Robot and Its Wireless Video Control Research and StudyABSTRACT：Currently the robot has been widely applied into almost all areas.Mobile robot is the robot in an important branch of science.More because of its planet detection, military reconnaissance, mine scheduling risk, anti-nuclear and chemical pollution, and hazardous and harsh environments in the material handling of civil application that has broad prospects, making it of widespread concern in the world.Mobile robot in communication with the outside choice, because of its broad movement space, wireless communications for mobile robots must have the means of communication. In a track-type mobile robot as the control platform, the first track-type mobile robot according to the movement characteristics of the kinematics equations are given positive and negative solution, and its kinetic analysis were made.And data transmission using wireless transceiver module MODEM(PTR2000’s FSK strong anti-interference modulation / demodulation), the mobile robot microcontroller on the robot and drive stepping motor of each joint motor control, to achieve a mobile robot and remote control computerthe wireless transmission of data between.Wireless video module use CMOS image sensor OV9620 video capture, external CPLD control module under the action of the collected digital video signals stored in image memory, and inform the DSP TMS320DM642 be MPEG-4 encoding, and then by the wireless transceiver module launch out; at the receiving end, the CY7C68013 USB controller to establish USB2.0 transmission channels will receive the module receives video data is uploaded to the host to decode, display the follow-up treatment. The control system software development, including the establishment of remote computer interface, the main microcomputer control system and control system from a single chip preparation.In software design, describes the modular design and process, given the flow chart of each part of the module.Wireless video acquisition system of digital capture, digital processing and digital transmission. Can be achieved on the track-type mobile robot wireless control, and real-time monitoring of the remote robot to complete the climbing, walking on stairs and other major actions.Also by means of an external ultrasonic sensors to achieve the track-type mobile robot obstacle avoidance for simple work, with some autonomy.Keyword: Track mobile robot;SMC;PTR2000;Digital;Wireless Video;Ultrasonic sorenss1 绪论1.1 引言 “机器人”这个词起源于捷克作家卡雷尔·卡佩克(Karel Capek)在1920年发表的科幻剧本《罗萨姆的万能机器人》(Rossums Universal Robots)。
在剧本中，卡佩克把捷克语“Rvobota”翻译成机器人其实“机器人”：不全是像人一样的机器，是一种可以运动的机械电子装置虽然是卡佩克将“Robot”这个词代表的一种机械电子装置的概念推向了世界，但是“Robotics”(机器人学)这个词是由美国科幻小说家伊赛尔·阿西莫夫首次提出来的因此，可以说机器人起源于1920年对于机器人，国内外学者对机器人有不同的定义一般来说，机器人是一种具有感知、决策、行动功能的机械电子装置然而，随着微电子、信息技术、材料、生物等技术和机器人技术的飞速发展，机器人所涵盖的内容越来越丰富，机器人的定义也不断充实和创新【1】 目前机器人的应用越来越广泛，几乎渗透到所有领域移动机器人是机器人学中的一个重要分支所谓移动机器人，是一类能够通过传感器感知环境和自身状态，实现在有障碍物的环境中面向目标的主运动，从而完成一定作业功能的机器人系统早在60年代，就开始了移动机器人的研究对移动机器人的研究，涉及了多种学科和理论在研究过程中，提出了许多新的或挑战性的理论与工程技术课题，引起越来越多的专家学者和工程技术人员的兴趣，更由于它在星球探测、军事侦察、扫雷排险、防核化污染等危险与恶劣环境以及民用中的物料搬运上具有广阔的应用前景，使得对它的研究在世界各国受到普遍关注。
1.2移动机器人的研究现状 机器人尤其是移动机器人越来越多地应用在星球表面探测、地震或事故救灾现场、爆炸物处理、战场侦察救援等非结构环境中其特点是机器人面临的环境复杂、未知、多变对这些环境进行不断的探索和研究，寻求一条解决问题的可行途径成为科学技术发展和人类社会进步的需要不规则和不平坦的地形是这些环境的共同特点，这种地形使轮式移动机器人的应用受到限制虽然腿式移动机器人能够满足某些性能要求，但是由于其结构自由度太多，控制比较复杂，应用也受到一定的限制综合比较履带式移动机器人能够很好的适应地面的变化，因此履带式移动机器人的研究得以蓬勃发展近年来对移动机器人的研究属于智能机器人范畴，它集人工智能、智能控制、信息处理、图像处理、检测与转化等专业技术为一体，跨计算机、自动控制、机械、电子等学科移动机器人从工作环境来分，可分为室内移动机器人和室外移动机器人：按移动方式来分，可分为轮式移动机器人、步行移动机器人、蛇行机器人、履带式移动机器人、爬行机器人等：按控制体系结构分，可分为功能式结构机器人、行为式结构机器人和混合式机器人；按功能和用途来分，可分为医疗机器人、军用机器人、助残机器人、清洁机器人等：按作业空间来分，可分为陆地移动机器人、水下机器人、无人飞机和空间机器人。
本文将研究的是履带式移动机器人移动机器人的研究在世界各国受到普遍关注移动机器人的研究始于20世纪60年代末期斯坦福研究院(SRI)的Nils Nilssen和Charles Rosen等人，在1966年至1972年中研制出了取名为Shakey的自主移动机器人其目的是研究应用人工智能技术，在复杂环境下机器人系统的自主推理、规划和控制，与此同时，最早的操作式步行机器人也研制成功，从而开始了机器人步行机构方面的研究，以解决机器人在不平整地域内的运动问题，设计研制了多足步行机器人其中最著名是名为General Electric Quadruped的步行机器人20世纪70年代末随着计算机的应用和传感技术的发展，移动机器人研究又出现了新的高潮，特别是80年代中期，设计和制造机器人的浪潮席卷全世界一大批世界著名的公司开始研制移动机器人平台，这些移动机器人主要作为大学实验室及研究机构的移动机器人实验平台，从而促进机器入学多种研究方向的出现20世纪90年代以来，以研制高水平的环境信息传感器和信息处理技术，高适应。