wifi的多功能搜救机器人软件设计
摘 要当灾害发生后，受灾地区环境十分复杂，潜在的危险极大，例如地震后的危楼，火灾现场等等，一些狭小区域的救援工作更是难上加难。复杂环境下，温度，湿度，空气中氧气和有毒气体的含量都是被困人员能否生存下来的决定性因素，也是救援人员制定救援计划的关键信息。另外在搜救过程中人手十分有限，危险或狭窄地区的作业更需要机器人来完成，这样才能有效地保证救援人员的安全和救援任务的顺利进行。 本文描述的基于WiFi的多功能搜救机器人搭载具有开源OpenWrt的Linux操作系统的无线路由器，通过Mjpg-Streamer图像压缩技术和Ser2net的网络串口协议，辅以STC89S52单片机可以将网络摄像头拍摄的实时视频和传感器采集的环境变量参数传回控制端。控制端由Visual Studio C#编写的PC上位机和JavaScript编写的移动控制端组成，可以显示图像并记录数据，通过方便的图形化界面，救援人员可以轻松的连接路由器的WiFi局域网，获取各种数据，并使用上位机发送命令控制机器人的行动，这可以极大降低救援工作的危险性，提高救援的成功率，为被困人员带来生的希望。
目录
摘 要 I
ABSTRACT II
目 录 III
第1章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 课题研究背景和意义 1
1.3 国内外搜救机器人发展现状与趋势 2
1.4本文的研究内容及章节安排 4
第2章 搜救机器人系统设计综述 6
2.1 框架结构整体设计 6
2.2 WiFi机器人基本原理介绍 8
2.3 整体设计方案的模块化分析 10
2.4 系统方案论证 13
第3章 系统硬件设计 16
3.1 下位机硬件系统总览 16
3.2 主控芯片的最小系统 17
3.3 电源模块电路设计 19
3.4 蜂鸣器电路 20
3.5 传感器和舵机模块接口设计 21
第4章 上位机编程与实现 23
4.1 MjpgStreamer程序设计 23
4.2 MjpgStreamer的安装和使用 25
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
4.3 V4L2接口 28
4.4 Socket编程 29
4.5多线程编程 36
4.6 Ser2net原理及应用 36
4.7 Visual Studio 2010 C# 平台 37
4.8上位机分层设计 37
第5章 下位机程序与系统调试 43
5.1 下位机编程环境介绍 43
5.2 上下位机通信协议 43
5.3 下位机分层程序设计 43
5.4 系统调试 50
5.5 本章小结 53
参考文献 55
致 谢 58
附 录 59
附一 系统整体原理图 59
附二 系统整体PCB图 59
附三 上位机程序 60
毕业设计（英文翻译） 63
第1章 绪论
本章简单介绍了课题的研究背景、研究现状和研究意义，并给出了本文实际研究的内容、方法和结果，简要介绍了每章的研究重点和所采用的方法、顺序，并以一定层次结构介绍了论文的整体脉络。
1.1 引言
机器人（Robot）是根据程序设定自动执行特定工作的机器装置[1]。它可以根据控制器内部预先设定的程序进行动作也可以按照人的指令执行某些特定任务。机器人的任务是协助或代替人类的工作，诸如生产行业、建筑行业，或极端恶劣和具有危险性的工作。
在广泛的意义里面，智能机器人是可以自主行动，并能智能地对外部信息作出反应的机体。其实，这个可以完成自动控制的机体的主要构成部件并没有像真正的人体结构一般精妙而复杂。
智能机器人携带有各种各样的环境感测装置，可以检测光，电，压力，温度，气味等不同的信息。除了具有多种感受传感器外，它还具有一些效应器，可作为作用于周遭环境的手段。这就好比筋肉，或称为整步电动机，它们能使手、脚、等官能部分动起来。由此可知，真正意义上的智能机器人至少需要满足三个要素：感受要素，思考要素和反应要素[2]。
机器人技术的发展极大方便了现如今的工业生产和人们的日常生活，对于军工行业的发展也提供了强大的助推力[3]。工厂中不停不休的机械手和装配机器人可以精确地组装零配件，医疗看护机器人可以照看病人，把病人的信息及时准确地记录并传给主治医生，无人飞行器机器人可以在战场上探测敌人，并把精确的坐标方位发送回主控中心，消防灭火机器人也能在火灾现场检测生还者的生命信息。智能机器人将成为人类的福音，在不久的将来为人类生产生活发挥更大的作用。
1.2 课题研究背景和意义
世界上很多地方每天都会遭遇自然灾害，例如地震多发的国家日本，境内共有大大小小活火山83座，占世界活火山总数的十分之一。据资料显示，日本国内尚有约1/4的国土面积淹没在火山灰中。1792年，日本境内发生火山爆发，致使1.5万人丧生；1923年日本关东遭遇大地震，地震夺走了13万人的生命，国家损失惨重[4]。 在中国，每年也有不计其数的自然灾害或人为造成的灾难。这些灾难给我们造成了沉重的伤害，同样也为灾情预警和紧急救援机制的完善敲响了警钟。每当危情发生后，最紧要的工作就是搜救那些被困废墟残骸中的幸存者，危机关头，分秒必争，即便这样，危险而复杂的灾害现场却给救援工作者以及幸存者带来了巨大的阻碍，导致救援工作的开展收到了影响。鉴于此，国外特种搜救机器人小组成立并开展了相关研究工作。据实验显示，在灾难救援任务中使用新型的搜救机器人应该具有以下3个优点：①可以连续执行艰难的搜索救援任务，如几天几夜在高温高压或者极其严苛的环境中执行搜救任务，而不会像人一样感到疲倦；②可以进入救援人员和搜救犬无法进入的危险地带，且几乎不会引起建筑物的二次坍塌；③不会受到火焰、烟雾等危险因素的干扰[5]。
最近几年，为了提高救援的成功率，完善搜救和灾后应急的不足，中外许多科研部门都开展了大量丰富的研究工作，研制出了能适应不同地形的变形机器人和飞行类空中机器人。在实用价值方面，国内外研制的新型搜救机器人结构新颖、设计独特，采用领先的能源管理技术，将动态电源管理超时算法运用到电源管理系统中进行控制，有效地减少了功耗，增加了续航时间，进而有利于扩大搜救的范围；功能模块丰富、集成度高，而且可进行扩展或裁剪；操作简单、可靠性高。以上这些特点保证了新型的特种搜救机器人可有效地投入使用，迅速高效地完成搜救任务。
最新式的救援机器人已经将仿生技术，微控制技术，传感器检测技术和灾难营救等相关领域的知识有机地结合起来了，开辟了一个现代机器人研究的新兴领域。
新式的搜救人将会极大地提高救援工作的成功率，并能有效地降低救援工作中人为的失误，具有广阔的市场和应用价值。此外，研究搜救机器人所涉及的先进技术和理念对后来的研究具有非常好的借鉴价值。从以上的分析可以看出，搜救机器人必将在今后的灾难搜救中发挥不可替代的作用。
1.3 国内外搜救机器人发展现状与趋势
目录
摘 要 I
ABSTRACT II
目 录 III
第1章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 课题研究背景和意义 1
1.3 国内外搜救机器人发展现状与趋势 2
1.4本文的研究内容及章节安排 4
第2章 搜救机器人系统设计综述 6
2.1 框架结构整体设计 6
2.2 WiFi机器人基本原理介绍 8
2.3 整体设计方案的模块化分析 10
2.4 系统方案论证 13
第3章 系统硬件设计 16
3.1 下位机硬件系统总览 16
3.2 主控芯片的最小系统 17
3.3 电源模块电路设计 19
3.4 蜂鸣器电路 20
3.5 传感器和舵机模块接口设计 21
第4章 上位机编程与实现 23
4.1 MjpgStreamer程序设计 23
4.2 MjpgStreamer的安装和使用 25
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
4.3 V4L2接口 28
4.4 Socket编程 29
4.5多线程编程 36
4.6 Ser2net原理及应用 36
4.7 Visual Studio 2010 C# 平台 37
4.8上位机分层设计 37
第5章 下位机程序与系统调试 43
5.1 下位机编程环境介绍 43
5.2 上下位机通信协议 43
5.3 下位机分层程序设计 43
5.4 系统调试 50
5.5 本章小结 53
参考文献 55
致 谢 58
附 录 59
附一 系统整体原理图 59
附二 系统整体PCB图 59
附三 上位机程序 60
毕业设计（英文翻译） 63
第1章 绪论
本章简单介绍了课题的研究背景、研究现状和研究意义，并给出了本文实际研究的内容、方法和结果，简要介绍了每章的研究重点和所采用的方法、顺序，并以一定层次结构介绍了论文的整体脉络。
1.1 引言
机器人（Robot）是根据程序设定自动执行特定工作的机器装置[1]。它可以根据控制器内部预先设定的程序进行动作也可以按照人的指令执行某些特定任务。机器人的任务是协助或代替人类的工作，诸如生产行业、建筑行业，或极端恶劣和具有危险性的工作。
在广泛的意义里面，智能机器人是可以自主行动，并能智能地对外部信息作出反应的机体。其实，这个可以完成自动控制的机体的主要构成部件并没有像真正的人体结构一般精妙而复杂。
智能机器人携带有各种各样的环境感测装置，可以检测光，电，压力，温度，气味等不同的信息。除了具有多种感受传感器外，它还具有一些效应器，可作为作用于周遭环境的手段。这就好比筋肉，或称为整步电动机，它们能使手、脚、等官能部分动起来。由此可知，真正意义上的智能机器人至少需要满足三个要素：感受要素，思考要素和反应要素[2]。
机器人技术的发展极大方便了现如今的工业生产和人们的日常生活，对于军工行业的发展也提供了强大的助推力[3]。工厂中不停不休的机械手和装配机器人可以精确地组装零配件，医疗看护机器人可以照看病人，把病人的信息及时准确地记录并传给主治医生，无人飞行器机器人可以在战场上探测敌人，并把精确的坐标方位发送回主控中心，消防灭火机器人也能在火灾现场检测生还者的生命信息。智能机器人将成为人类的福音，在不久的将来为人类生产生活发挥更大的作用。
1.2 课题研究背景和意义
世界上很多地方每天都会遭遇自然灾害，例如地震多发的国家日本，境内共有大大小小活火山83座，占世界活火山总数的十分之一。据资料显示，日本国内尚有约1/4的国土面积淹没在火山灰中。1792年，日本境内发生火山爆发，致使1.5万人丧生；1923年日本关东遭遇大地震，地震夺走了13万人的生命，国家损失惨重[4]。 在中国，每年也有不计其数的自然灾害或人为造成的灾难。这些灾难给我们造成了沉重的伤害，同样也为灾情预警和紧急救援机制的完善敲响了警钟。每当危情发生后，最紧要的工作就是搜救那些被困废墟残骸中的幸存者，危机关头，分秒必争，即便这样，危险而复杂的灾害现场却给救援工作者以及幸存者带来了巨大的阻碍，导致救援工作的开展收到了影响。鉴于此，国外特种搜救机器人小组成立并开展了相关研究工作。据实验显示，在灾难救援任务中使用新型的搜救机器人应该具有以下3个优点：①可以连续执行艰难的搜索救援任务，如几天几夜在高温高压或者极其严苛的环境中执行搜救任务，而不会像人一样感到疲倦；②可以进入救援人员和搜救犬无法进入的危险地带，且几乎不会引起建筑物的二次坍塌；③不会受到火焰、烟雾等危险因素的干扰[5]。
最近几年，为了提高救援的成功率，完善搜救和灾后应急的不足，中外许多科研部门都开展了大量丰富的研究工作，研制出了能适应不同地形的变形机器人和飞行类空中机器人。在实用价值方面，国内外研制的新型搜救机器人结构新颖、设计独特，采用领先的能源管理技术，将动态电源管理超时算法运用到电源管理系统中进行控制，有效地减少了功耗，增加了续航时间，进而有利于扩大搜救的范围；功能模块丰富、集成度高，而且可进行扩展或裁剪；操作简单、可靠性高。以上这些特点保证了新型的特种搜救机器人可有效地投入使用，迅速高效地完成搜救任务。
最新式的救援机器人已经将仿生技术，微控制技术，传感器检测技术和灾难营救等相关领域的知识有机地结合起来了，开辟了一个现代机器人研究的新兴领域。
新式的搜救人将会极大地提高救援工作的成功率，并能有效地降低救援工作中人为的失误，具有广阔的市场和应用价值。此外，研究搜救机器人所涉及的先进技术和理念对后来的研究具有非常好的借鉴价值。从以上的分析可以看出，搜救机器人必将在今后的灾难搜救中发挥不可替代的作用。
1.3 国内外搜救机器人发展现状与趋势
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