CN107526341A - 一种基于嵌入式系统的移动机器人无线远程控制系统 - Google Patents

一种基于嵌入式系统的移动机器人无线远程控制系统 Download PDF

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Abstract

一种基于嵌入式系统的移动机器人无线远程控制系统，由嵌入式远程控制端(客户端)、无线网络传输部分、机器人现场控制端(服务器端)三部分组成。该控制系统采用嵌入式linux系统作为远程控制端，同时采用无线网络作为远程通信方式。采用改进的Elman动态神经网络去预测网络带宽利用率，并根据预测结果来调节视频数据的发送速率，从而提前预防网络拥塞的发生，进而提高网络带宽利用率。

Description

一种基于嵌入式系统的移动机器人无线远程控制系统
所属技术领域
本发明涉及一种基于嵌入式系统的移动机器人无线远程控制系统，适用于机械领域。
背景技术
随着机器人技术的飞速发展，机器人不只应用在军事等领域，它在日常生活中的应用也越来越广泛，特别是在太空探索等危险环境中扮演着非常重要的角色。但现在移动机器人的自主性能较难达到实际的要求，必须对机器人进行远距离控制。而目前的远程控制端基本上都是基于PC机应用的，在实际应用的过程中显现出了很大的不足，例如价格高、占用资源大、体积庞大、工作不稳定、功耗高等。然而在实际使用的过程中，人们越来越注重系统的便携性和易用性，而嵌入式技术的发展使得这样的系统有了实现的可能。
发明内容
本发明提出了一种基于嵌入式系统的移动机器人无线远程控制系统，采用嵌入式linux系统作为远程控制端，同时采用无线网络作为远程通信方式。采用改进的Elman动态神经网络去预测网络带宽利用率，并根据预测结果来调节视频数据的发送速率，从而提前预防网络拥塞的发生，进而提高网络带宽利用率。
本发明所采用的技术方案是：
所述控制系统由嵌入式远程控制端(客户端)、无线网络传输部分、机器人现场控制端(服务器端)三部分组成，现场控制端位于移动机器人自带的PC机上，用来接收从嵌入式远程控制平台发送过来的指令，然后通过RS232串口传输给机器人微处理器，使机器人按照实际的控制指令执行，同时采集机器人的状态信息并传输给远程控制端。
所述控制系统采用了Socket套接字编程规范，在客户机与服务器的远程通信模型中，不同平台间的进程在实现通信前各自建立一个Socket套接字，并通过对Socket套接字的读写操作来实现对数据的交换。客户端采用多线程编程，要实现的功能主要有发送控制指令以及对传感数据与视频数据的回显。
所述现场控制端位于车载PC机上，要实现的功能主要有接收、解析与执行命令包以及采集状态数据与视频数据并发送给远程控制端，通过多线程编程实现。
所述控制系统的无线通信方式选取的是无线局域网，但在传输过程中，控制命令与传感器数据的数据量比较小，且其对传输的可靠性要求较高，而视频数据数据量大，对实时性要求较高，但是对可靠性要求较低，故而通过综合考虑，选取了TCP传输协议传输控制命令与传感器数据，而选取RTP协议传输视频数据。通常情况下，当局域网的带宽利用率的平均值在45%~75%内时，网络性能最好。但由于在传输过程中数据量大与带宽有限的矛盾，数据丢失与延迟现象比较严重，有时甚至造成了整个控制系统的崩溃。
所述的控制系统采用改进的Elman神经网络去预测网络带宽利用率，并通过预测结果对视频数据的发送速率作进一步调整，使整个通信网络的带宽利用率控制在一定的范围以内。这样，就能在一定程度上提高远程控制系统的控制性能。
本发明的有益效果是：该控制系统采用嵌入式linux系统作为远程控制端，同时采用无线网络作为远程通信方式。采用改进的Elman动态神经网络去预测网络带宽利用率，并根据预测结果来调节视频数据的发送速率，从而提前预防网络拥塞的发生，进而提高网络带宽利用率。
附图说明
图1是本发明的移动机器人无线远程控制系统整体框架图。
图2是本发明的客户端的程序流程图。
图3是本发明的服务器端的程序流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1，控制系统由嵌入式远程控制端(客户端)、无线网络传输部分、机器人现场控制端(服务器端)三部分组成，现场控制端位于移动机器人自带的PC机上，用来接收从嵌入式远程控制平台发送过来的指令，然后通过RS232串口传输给机器人微处理器，使机器人按照实际的控制指令执行，同时采集机器人的状态信息并传输给远程控制端。
如图2，控制系统采用了Socket套接字编程规范，在客户机与服务器的远程通信模型中，不同平台间的进程在实现通信前各自建立一个Socket套接字，并通过对Socket套接字的读写操作来实现对数据的交换。客户端采用多线程编程，要实现的功能主要有发送控制指令以及对传感数据与视频数据的回显。
如图3，现场控制端位于车载PC机上，要实现的功能主要有接收、解析与执行命令包以及采集状态数据与视频数据并发送给远程控制端，通过多线程编程实现。
控制系统的无线通信方式选取的是无线局域网，但在传输过程中，控制命令与传感器数据的数据量比较小，且其对传输的可靠性要求较高，而视频数据数据量大，对实时性要求较高，但是对可靠性要求较低，故而通过综合考虑，选取了TCP传输协议传输控制命令与传感器数据，而选取RTP协议传输视频数据。通常情况下，当局域网的带宽利用率的平均值在45%~75%内时，网络性能最好。但由于在传输过程中数据量大与带宽有限的矛盾，数据丢失与延迟现象比较严重，有时甚至造成了整个控制系统的崩溃。
控制系统采用改进的Elman神经网络去预测网络带宽利用率，并通过预测结果对视频数据的发送速率作进一步调整，使整个通信网络的带宽利用率控制在一定的范围以内。这样，就能在一定程度上提高远程控制系统的控制性能。

Claims (5)

1.一种基于嵌入式系统的移动机器人无线远程控制系统，其特征是：所述控制系统由嵌入式远程控制端(客户端)、无线网络传输部分、机器人现场控制端(服务器端)三部分组成，现场控制端位于移动机器人自带的PC机上，用来接收从嵌入式远程控制平台发送过来的指令，然后通过RS232串口传输给机器人微处理器，使机器人按照实际的控制指令执行，同时采集机器人的状态信息并传输给远程控制端。
2. 根据权利要求1所述的一种基于嵌入式系统的移动机器人无线远程控制系统，其特征是：所述控制系统采用了Socket套接字编程规范，在客户机与服务器的远程通信模型中，不同平台间的进程在实现通信前各自建立一个Socket套接字，并通过对Socket套接字的读写操作来实现对数据的交换。
3. 根据权利要求1所述的一种基于嵌入式系统的移动机器人无线远程控制系统，其特征是：所述现场控制端位于车载PC机上，要实现的功能主要有接收、解析与执行命令包以及采集状态数据与视频数据并发送给远程控制端，通过多线程编程实现。
4. 根据权利要求1所述的一种基于嵌入式系统的移动机器人无线远程控制系统，其特征是：所述控制系统的无线通信方式选取的是无线局域网，选取了TCP传输协议传输控制命令与传感器数据，而选取RTP协议传输视频数据，通常情况下，当局域网的带宽利用率的平均值在45%~75%内时，网络性能最好。
5. 根据权利要求1所述的一种基于嵌入式系统的移动机器人无线远程控制系统，其特征是：所述的控制系统采用改进的Elman神经网络去预测网络带宽利用率，并通过预测结果对视频数据的发送速率作进一步调整，使整个通信网络的带宽利用率控制在一定的范围以内。
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