面向家庭服务的网络机器人技术研究

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1、摘要面向家庭服务的网络机器人技术研究研究生姓名：周英导师姓名：马旭东教授学校名称：东南大学摘要网络机器人是一个融合了机器人控制、计算机网络和多媒体通信等多个学科的新兴领域。近年来，由于全球社会老龄化现象的日益严重以及改善残疾人生活的迫切需要，面向家庭服务的网络机器人的研究已经成为全球研究的一个热点。论文系统地研究了网络机器人控制中的多媒体交互、异构平台的互操作等关键技术，并重点解决了基于网络的视觉伺服控制，音频监控与交互的设计与实现等关键内容，在此基础上设计并实现了一个面向家庭服务的网络机器人控制系统。论文首先论述了开放式网络机

2、器人控制系统平台的组成原理，并针对其家庭服务的应用，接着给出了控制系统的总体结构。该控制系统利用JavaApplet技术实现了一个操作简单的人机交互接口，用户可通过Web浏览器进行访问和操作。系统可提供音、视频监控，基于网络的移动机器人抓取作业，语音交流等服务功能。为实现基于网络的移动机器人抓取作业，论文提出了将人工遥操作与机器人自主视觉伺服相结合的控制方式。首先构建了P2-DX机器人5+1自由度机械臂的正逆运动学模型，研究了基于位置的视觉伺服控制方法；接着论述了抓取目标识别方法和雅克比矩阵的推导，研究了基于图像的视觉伺服控制方

3、法。为实现双向语音交互，论文中利用JavaSoundAPI和OSSAPI音频处理接口，实现实时音频采集、传输和播放。特别为改善在低带宽的网络环境下语音传输的质量和实时性，论文中对采集的音频进行预处理，并采用GSM编码，多线程和循环缓冲列队机制。经实验验证，该控制系统具有较好的性能，能显著提高抓取作业的成功率，并实现实时语音的连续播放。关键词：网络机器人；陪护机器人；视觉伺服；音频监控；音频交互；CORBAAbstraetResearchonTechnologyofNetworkedRobotforHomeServicesZhou

4、陆gSupervisedbyProf．MAXu-dongSoutheastUniversityAbstractNetworkedroboticsisamultidisciplinaryresearchfieldthatrequiresthecollaborationofrobotics，computernetworks，multimediacommunicationsandsomeotherdisciplines．Inrecentyears，duetothepressingdemandoftheagingsocietyaswel

5、lastheurgentneedtoimprovethelifequalityofthedisablepeople，researchonnetworkedrobotforhomeserviceshasbecomeahotissue．Inthisdissertation，anetworkedrobotcontrolsystemforhomeservicesisdesignedandrealizedbasedonananalysisofseveralkeytechnologies，includingmultimediainterac

6、tionandinteroperabilityamongheterogeneousplatforms，嬲well勰animplementationofweb—basedvisualSCWOcontrol，audiomonitoringandinteraction．Firstly,theprincipleofaweb—basedcontrolsystemisanalyzed．Secondly,therequirementofnetworkedrobotforhomeservicesisdiscussed．Thenthearchit

7、ectureofcontrolsystemisgiven．Afriendlyman-machineinterfaceisimplementedbyusingJavaApplettechnology,whichenableuserstoaccessandoperatethesystemthroughtheweb．Severalmajorservicefunctionsarerealized，suchasaudioandvideomonitoring，web-basedmobilerobotmanipulationandvoicec

8、ommunication．Forthevisualservocontrol，thegeneralkinematicsmodelofP2．DXandits5+1DOFmanipulatorisconstructedfirstlytostudytheposition