无线网络音视频采集机器人平台

1、无线网络音视频采集机器人平台摘要在现实生活和生产领域中，经常需要一种能够代替人类在复杂环境中工作的机器人，例如灾难搜索和救援、危险场所的操作以及狭窄空间的探索等。这种机器人一般要求体积小、重量轻、能行走、能感知、能遥控。该方案基于st-arm7嵌入式系统、CMOS图像传感器和无线传输技术，可以实现一个遥控机器人，通过遥控采集目标图像和声音，并将其实时发送回PC机进行显示。同时，我们可以通过pc机实时控制机器人。该系统具有以下特点：(1)实时发回目标的图像和声音信息，便于及时做出判断和决策(2)体积小，可在狭窄的空间(如中央空调风道)中遥控。(3)控制和图像显示端采用普通PC机，不增加成本(4)

2、遥控操作，如爆破，可以通过扩展和增加操作机构来实现关键词CMOS图像传感器、arm嵌入式系统、无线传输、遥控机器人系统方案：一.概述该系统主要由移动机器人终端和PC机控制终端组成。机器人终端实时采集目标的图像信息，并通过无线网络发送回PC机终端。电脑终端在液晶显示器上显示图像信息。同时，它可以通过PC机终端向机器人发送指令来控制其运动，可用于矿井灾害搜救、排爆、中央空调通风管道的检测和清洗等。总体系统框图如下：机器人终端和PC机终端通过无线网络互联，建立全双工通信。机器人终端向PC机终端发送图像信息，PC机终端向机器人终端发送运动控制信号。机器人终端主要由图像采集、数据处理、无线传输和伺服控制

3、四个模块组成，通过运行嵌入式操作系统驱动这些模块协同工作。图像采集模块采用互补金属氧化物半导体摄像机，根据互补金属氧化物半导体摄像机，有两个子方案可供选择：(1)如果有自带硬件编码的CMOS摄像头，可以直接获得MPEG-4格式的图像文件，然后打包直接发送，这样获得的图像连续性好，需要的带宽少。(2)如果找不到具有自己的硬件代码的互补金属氧化物半导体照相机，则通过数据处理模块简单地处理图像，并且获得诸如jpeg格式的图像格式用于传输。该方案需要较大的带宽，在有限的带宽下，图像的连续性也不同于MPEG-4格式。然而，由于机器人移动缓慢，即使每秒两张图片也足够了，所以可以选择这个方案。其次，介绍了硬

4、件部分机器人终端硬件由两部分组成：系统板和伺服机构。系统板基于STR710FZ2T6处理器芯片，外部随机存取存储器和闪存扩展运行嵌入式操作系统。摄像头和无线网卡通过usb接口连接，用于运行操作系统、采集图像信息和与PC机终端通信。伺服机构主要由两个LMD18245芯片和DC电机组成，通过STR710芯片的GPIO与系统板相连，负责控制机器人的运动。硬件框图如下：以下是每个重要部分的电路简介：一、电源部分：外部电源输入电压为5V。经过图中由L1、L2和C1-C4组成的去耦电路后，一个电路作为USB接口电源，另一个电路连接到LM1117芯片，LM 1117芯片将5V电压转换为数字芯片的3.3V电压

5、。另外，STR710芯片、晶振和串口芯片MAX3232分别用10uF电容和0.1F电容去耦，其他芯片并联一个0.1F电容。STR710处理器部分：处理器芯片采用STR710FZ2T6芯片，分别由/CS0和/CS1信号选通至外部扩展闪存和随机存取存储器地址段，并采用芯片的通用串行总线、JTAG接口和U2串口。此外，芯片的P2.8-P2.15和P1.0-P1.6引脚用于控制伺服机构，P1.13和P1.14用于控制印刷电路板上的两个指示灯。c、时钟源部分：该系统使用三个晶体振荡器，其中16M和48M有源晶体振荡器由于处理器芯片的数据总线为16位，寻址方式为双字节，地址线A0固定在低电平，不使用A0地

6、址线，A1直接为最低位地址。内存：随机存取存储器由STR710的CS1信号选通。考虑到运行操作系统和大内存的需要，采用了TC55V8200芯片。TC55V8200是东芝公司生产的CMOS静态随机存储器，具有8位数据总线，每个芯片可以提供2M字节的容量。两块TC55V8200芯片通过位扩展法定义为16位数据的D0D7和D8D15，与STR710芯片的16位数据总线相连，可获得4兆字节的容量。/WR0和/WR1的写许可信号分别连接到两片随机存取存储器的/WE端，以控制奇偶校验地址单元的写许可。闪存：闪存采用ST39VF640芯片，8字节容量，16位数据总线，可直接与STR710芯片连接。芯片由/C

7、S0信号选通，写权限由/WR0信号控制，芯片的写保护由J_FALSH跳线控制，防止数据被破坏。e、串行接口部分：STR710的U2 SerVices端口用于调试时与PC机通信。DB-9接口的RTS连接到它自己的CTS和ri终端，DTR线也连接到它自己的DSR终端，这样只要电源打开就可以直接传输数据。为了满足RS232C规定的电压标准，通过MAX3232芯片进行接收和发射信号的电压转换。由于MAX3232对电源的影响很大，所以增加了一个10uF的去耦电容。f、JTAG调试接口部分：通用串行总线接口部分：USB接口对系统非常重要，重要的部件(CMOS摄像头和无线网卡)通过USB接口与系统相连。由于

8、需要扩展两个通用串行总线接口，初步计划在印刷电路板上只画一个通用串行总线接口，通过市场上购买的外部通用串行总线扩展站进行扩展。f、无线传输模块：无线模块采用基于802.11协议的无线局域网。有一个机器人终端和一个pc机终端，通过usb接口与系统相连，在有效范围内传输速率可达300kbps左右。g、伺服机构：考虑到机器人的速度不是太快，但需要适应复杂的环境，而履带具有爬坡能力强、转弯半径小的优点，满足要求，所以采用履带驱动。左履带和右履带由普通永磁DC电机驱动，电机由脉冲控制。为了保持两台电机的同步，采用锁相环的反馈方式，通过功率放大电路增加输出功率。当使用双极性输出模式驱动DC电机时，其固定斩

9、波时间设置如下：电流检测电阻的电阻Rs为：功率放大器采用LMD18245，是为中小型DC电机和两相步进电机设计的功率放大器集成电路。它包含驱动和控制DC电机和步进电机所需的所有电路模块，如四位数模转换器、电机电流传感放大器、比较器、单稳态电路、输入和控制逻辑、过流保护、欠压保护、过热保护等。其主要性能参数如下：工作温度范围-40 125电机电源电压范围12V 55V最大逻辑电压12V最大输出连续电流3V最大输出峰值电流6V最小输入脉冲宽度2us电流传感器的最大线性误差(0.5a 3a)9%芯片的方向端连接微控制器的脉宽调制输出。通过改变脉宽调制脉冲的占空比，可以改变电机的速度和方向。单片机可以

10、通过M4 M1终端改变电机的最大电流阈值，并控制电机的转矩，从而方便地实现电机调速。由于电机电流跳跃和转动的频繁发生，电源线上也会出现脉冲电压和浪涌电流。为避免影响系统供电，高频陶瓷滤波电容和大容量铝电解电容分别用于消除脉冲电压和浪涌电流。陶瓷电容值为1uF，铝介质电容按100uf/a的负载电流配置。电路原理图如下：多氯联苯图纸(具体的SCH和多氯联苯文件见附录):第二，软件部分软件分为机器人和PC机。机器人终端不断采集图像信息，并通过无线网卡以UDP包的形式发送给PC机终端，接收PC机终端发送的控制信号，并根据控制信号调整运动状态；PC机接收并显示图像，根据操作者对键盘的控制，以TCP包的形

11、式向机器人发送控制信号。1.机器人端：嵌入式操作系统，如ucOS、uclinux、arm-linux等。在系统板上运行。这些系统具有内核小、性能高、可移植性强和支持多任务的特点。同时，它们都公开了源代码，可以直接从网站上下载，特别是arm-linux系统，它是专门为arm处理器设计的，所以移植起来会更容易。对操作系统进行了适当的精简，增加了USB接口、无线网卡和摄像头的驱动程序，通过编写应用程序来控制系统。软件框架如下：该系统运行两个进程。流程A负责收集和发送图像。过程B接收控制信号并调整运动状态软件流程图见下页。2.电脑端：流程d:过程c:与机器人端相对应，PC机端也运行两个进程。过程C负责接收图像信息，解码和显示图像；过程d根据键盘控制发送控制信号。流程图如下：接收图像数据拆包解码显示阅读键盘编码和包装通过无线局域网发送初始化网络和视频有命令吗？YN机器人软件流程图：与主机建立无线局域网连接系统启动并初始化设备等待互补金属氧化物半导体相机音视频采集完成了吗？特定的移动控制处理。向前背部向左移动向右移动UDP数据包传输YN等待控制信号有