基于web的群体机器人远程控制系统研究与实现

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1、申请上海交通大学工程硕士学位论文基于Web的群体机器人远程控制系统研究与实现硕士研究生：夏永锋学号：1100379058导师：梁阿磊申请学位：工程硕士学科：软件工程所在单位：软件学院答辩日期：2013年1月授予学位单位：上海交通大学万方数据DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterWEB-BASEDSWARM-ROBOTSREMOTECONTROLSYSTEMRESEARCHANDIMPLEMENTATIONCandidate:XiaYongfengStudentID:11003790

2、58Supervisor:LiangAleiAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:SoftwareEngineeringAffiliation:SchoolofSoftwareDateofDefence:Jan.10th,2013Degree-Conferring-Institution:ShanghaiJiaoTongUniversity万方数据万方数据万方数据摘要基于Web的群体机器人远程控制系统研究与实现摘要由于现有单机器人的能力还比较局限，以及实际应用的需要，群体机器人系统正在成为国内外的研究热点。然

3、而当前的技术研究还很难设计一种全自主的群体机器人系统以应对某些复杂多变的工作环境或者处理难度较大的工作任务，另外，某些危险环境并不适合人类自身到达，因此人为介入进行远程控制是非常必要的，如何设计一种高效便捷的远程控制系统也就具有重要的研究价值。本课题利用多种最新的网络技术设计实现一种群体机器人远程控制系统。该系统主要分为三部分：用户浏览器端、服务器端、机器人端。用户浏览器端是一个基于Ajax技术实现的控制台网页，控制台对控制的粒度进行合理区分，以满足多种控制需求。服务器端又分为三部分：web服务器、web应用、串口操作程序。Web服务器作为web应用的反向代理，实现简单的用户身份

4、验证，简化web应用的逻辑。Web应用基于Tornado实现，逻辑清晰简洁。串口操作程序基于PySerial库实现，达到完全地跨平台。机器人端与服务器端以无线方式进行通信。机器人端的硬件是一种自主研发的智能小车，其软件则是基于硬件驱动库的嵌入式C程序。另外系统还使用一个IP摄像机进行反馈，帮助用户实时了解机器人的状态与工作空间的情况。本系统的设计实现涉及三点关键技术：（1）系统控制逻辑的正确性：同一时间内仅允许一人远程操作，并严格控制控制台页面元素的状态变化，从而避免外界因素导致控制逻辑的错误。第I页万方数据摘要（2）控制指令编码：在发送给机器人之前，服务器端根据某种指令格式对控

5、制指令及相关信息进行编码，从而减少网络数据传输量，提高机器人解码效率。（3）群体机器人动态编号：以前的研究并未考虑群体机器人的编号问题，分别在每个机器人程序中静态编码机器人的编号是极其繁琐且不现实的。本课题尝试提出一种注册方式用于群体机器人编号。除上述内容之外，本论文还分模块论述系统的测试方法。模块在系统中的角色不同，实现技术不同，测试方法也就有所不同。分模块测试能够快速定位问题，尽可能地排除潜在的逻辑错误。关键词：群体机器人，远程控制，web，系统测试第II页万方数据ABSTRACTWEB-BASEDSWARM-ROBOTSREMOTECONTROLSYSTEMRESEARCH

6、ANDIMPLEMENTATIONABSTRACTTheabilityofexistingsinglerobotisstillrelativelylimited,andduetotheactualapplicationneeds,swarm-robotssystemisbecomingaresearchfocusathomeandabroad.However,thecurrenttechnologyisdifficulttodesignafullyautonomousswarm-robotssystemtoworkincomplexandvolatileenvironment,o

7、rtodealwithdifficulttasks.Inaddition,certainhazardousenvironmentsarenotsuitableforhumanbeingstoreach.Sohumaninterventiontoremotecontrolisverynecessary,thenhowtodesignanefficientandconvenientremotecontrolsystemalsohasimportantresearchvalue.Thi