[发明专利]一种基于WIFI的无线机器人远程控制系统

说明书

所属领域

本发明针对机器人的远程控制系统，属于工业控制领域。

背景技术

目前机器人是当今科技研究的热点，机器人能够代替人去完成特定的工作，以减少劳动力的使用和避免人们在危险或不健康的环境中工作。机器人分为自主性和半自主性，自主性机器人能够独立地完成某项工作，不需人为地对它进行干预；而半自主性机器人需要人对它进行一定地控制才能工作。受到机器人技术与检测技术发展的限制，在复杂工业环境下，让机器人完全自主工作还不太现实。而采用远程遥操作的机器人可以借助人工智能来完成复杂环境下的机器人控制，是现实条件下最佳的选择。

本控制系统可以实现机器人的远程遥操作工作模式，它提供了一个良好的人机交互接口，操作者可以通过该接口对机器人下达指令，机器人也可以通过该接口把现场工作状态和自身的运行情况汇报给操作者。操作者根据机器人的运行状态，给出适当控制指令，使机器人处于半自主工作状态。

本控制系统可以使机器人的ARM微处理器接收到监控PC机发送的控制指令，同时机器人可以将视频数据、运动参数（速度等）通过WIFI反馈给监控PC机。

发明内容

本发明的目的是针对现有自主工作机器人技术的不足，提供一种基于WIFI的无线机器人远程控制系统。

本发明所述系统构成包括硬件部分和软件部分；

硬件部分包括：用于控制机器人的ARM微处理器、摄像头、无线路由器、WIFI模块，串口通信及监控PC机；

ARM微处理器是用来直接控制机器人的运动的，ARM微处理器和WIFI模块通过串口相连，接收监控PC发送来的控制指令再实现机器人的控制。

无线路由器用于构建无线局域网络，实现机器人与网内PC机通讯。将路由器连接到Internet网络，任何Internet网络中的PC机借助路由器转发，都能与机器人进行通讯，控制机器人。

WIFI模块与网内PC机模式相同，都为局域网下的客户端，借助局域网进行通讯。它可以将摄像头的视频数据和ARM微处理器需要发送给PC的运动参数转换为WIFI信号，当WIFI模块与PC机都连接到局域网后，PC机通过连接WIFI模块的IP地址来建立通讯通道，使PC机可以接收视频数据和ARM微处理器发送的运动参数，同时也可以向WIFI模块发送控制参数，进而控制ARM微处理器。

PC机是操作者对机器人的监控平台，在PC机上，可以看到机器人拍摄到的工作现场实时视频和机器人的运动参数，同时也可以通过PC机发送控制指令去实现机器人的控制；

摄像头可以拍摄480*320的彩色视频，视频数据通过USB传输至WIFI模块；

硬件连接如图1所示。

通过上述硬件连接，ARM微处理器和internet网上的任意PC机就能进行通信。该系统的数据流向如图2所示。

软件部分包括：串口通讯程序和上位机监控程序，摄像头数据的传输直接由WIFI模块及其驱动程序来完成；

串口通讯程序中建立的通讯帧格式为：

帧头+有效数据+帧尾；

其中：帧头为0xA5，帧尾为有效数据和校验字节，即把数据做无符号累加得到的一个字节。

这种格式的优点在于，帧头可作为判断一帧数据起始位置的标志，帧尾可校验有效数据是否准确无误地接收的。

接收程序如3图所示。

PC机监控软件负责与用户进行交互，接收用户的命令然后经过WiFi模块转发给机器人，同时将机器人返回的数据，如机器人自身状态数据、采集的视频信号呈现给用户、数据的通讯传输是利用模块中的ser2net软件完成的，模块将接收的网络数据传输到串口；接收的串口数据发送至网络，实现数据通讯；

PC机监控软件采用的是.Net下的Socket网络编程，使用的是面向连接的TCP协议，调用了几种编程软件提供的函数方法，通过填写IP地址，使用Connect方法首先与远程主机即WiFi模块建立连接，调用Send方法将数据发送到网络，供WiFi模块接收，而利用Receive方法接收来自网络的消息，由于Receive方法需要持续接收网络消息，在新建的后台线程中，利用while循环，每隔一段时间对Receive方法调用，查看接收缓存中的数据。 

其界面如图4所示。