一種移動(dòng)機器人遙操作接口系統的設計與實(shí)現

摘 要：針對移動(dòng)機器人的遠程操作問(wèn)題，基于C++Builder軟件環(huán)境，設計和實(shí)現了一種移動(dòng)機器人的遙操作接口系統，可利用方向盤(pán)、鍵盤(pán)和鼠標來(lái)操作機器人的移動(dòng)?；诖?a class="contentlabel" href="http://dyxdggzs.com/news/listbylabel/label/接口">接口系統建立了遙操作系統原型，并且進(jìn)行了室內試驗。室內試驗表明，此遙操作接口系統具有簡(jiǎn)便、界面友好等特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：遙操作；人機接口；移動(dòng)機器人；軟件環(huán)境

0 引 言
遙操作就是遠距離操作，是在遠方人的行為動(dòng)作遠距離作用下，使事物產(chǎn)生運動(dòng)變化。遙操作是一種基礎技術(shù)，應用領(lǐng)域相當廣泛，如機器人領(lǐng)域、航空航天領(lǐng)域、基礎科學(xué)試驗、核工程、海底與遠洋作業(yè)等。遙操作技術(shù)使移動(dòng)機器人到達艱險的環(huán)境，通過(guò)機器人完成特定的任務(wù)，從而可以使人遠離艱險的工作環(huán)境。因此，研究遙操作技術(shù)意義深遠。
機器人在物理空間上，可以實(shí)現人類(lèi)感知能力和行為能力的延伸；在信息層次上將遠端的移動(dòng)機器人與操作人員無(wú)形連接在一個(gè)閉環(huán)回路里，實(shí)時(shí)地控制遠端移動(dòng)機器人的運動(dòng)，以最大限度地利用遠近端設備、資源和遙操作者的智力、經(jīng)驗，從而實(shí)現資源的最佳配置，完成特定的任務(wù)。人機接口系統就是通過(guò)什么樣的方式來(lái)發(fā)送控制指令和進(jìn)行狀態(tài)數據的反饋，是移動(dòng)機器人中一項重要的技術(shù)。
基于遙操作平臺，設計了一種針對“喀嗎哆”機器人的人機接口系統。采用該人機接口系統進(jìn)行了機器人室內行走實(shí)驗。實(shí)驗表明，該人機接口系統方便靈活、可靠、人機接口系統顯示豐富生動(dòng)，提供多種操作模式，可實(shí)現數據的存儲和實(shí)時(shí)顯示。

1 機器人人機接口系統
一種柔性結構的四輪式移動(dòng)機器人，其信息傳送示意圖如圖1所示。

基于遙操作平臺和通信系統，遠方操作員通過(guò)人機接口將指令序列發(fā)送到機器人，機器人接收并編譯指令，并且把編譯之后的指令發(fā)送到相應的執行機構，再由執行裝置來(lái)控制機器人的移動(dòng)。同時(shí)機器人通過(guò)通信系統將其各種狀態(tài)和相關(guān)信息傳到遙操作平臺中，遠方操作員可以通過(guò)人機接口看到與機器人相關(guān)的信息。該設計實(shí)現的是與遙操作平臺相嵌的人機接口系統部分，即圖1中橢圓表示的部分。

2 設計與實(shí)現
該系統用到相關(guān)硬件設備如下：計算機(P4 1．8 G、512 MB內存、USB端口、Windows XP操作系統、Di-reetX 9．0版本)1臺、標準鍵盤(pán)1個(gè)、鼠標1個(gè)、SG-USB006E型賽諾方向盤(pán)一個(gè)。軟件有Borland C++Builder編譯環(huán)境。
人機接口系統操作過(guò)程見(jiàn)圖2。首先，開(kāi)始之后系統初始化，檢測是否連接了方向盤(pán)。若檢測到方向盤(pán)，下面可有方向盤(pán)、鍵盤(pán)和鼠標模式可供選擇；若沒(méi)有檢測到方向盤(pán)，只可選擇鍵盤(pán)和鼠標模式。接著(zhù)，判斷機器人狀態(tài)是否正常。若異常，則顯示異常警報，返回到開(kāi)始；若正常，根據是否檢測到方向盤(pán)，則可在可選的操作模式中選擇一種或幾種操作模式。接著(zhù)，可以通過(guò)已選模式操作機器人，同時(shí)接口系統將相應速度和角度等數據寫(xiě)入緩沖區，根據緩沖區的數據，機器人最終可以完成各種相應的動(dòng)作。同時(shí)接口系統還可以實(shí)現機器人相應信息的屏幕顯示和速度角度等信息的保存等。