CN111047733B - 无人车状态监测控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无人车状态监测控制系统，包括：机器人操作系统、云端服务器、客户端；所述机器人操作系统用于：接收机器人发送的状态信息，将所述状态信息发送至所述云端服务器；所述云端服务器用于：接收并存储所述状态信息；所述客户端用于：从所述云端服务器获取相应的状态信息并显示。该方案可以解决由测试人员对无人车进行测试带来的不便，且可以解决状态信息观测繁杂的问题。

Description

无人车状态监测控制系统

技术领域

本发明涉及机器人控制技术领域，特别涉及一种无人车状态监测控制系统。

背景技术

无人车技术当今发展迅猛，多方尖端实验室均在开展无人车技术的研发工作。对于无人车研发人员，每当车辆进行一次测试，都需要搬运一定数量、体积的监测工具到开阔场地进行测试。除此之外，从无人车直接返回的数据量大且数据类型众多，不便于测试人员长时间观测。随着机器人产业步入日常生活，使用机器人进行无人车测试，可以解决无人车测试不便，但是没有机器人开发背景知识的使用者没有办法从机器人返回的众多状态信息中，筛选出对自己有用的数据。

发明内容

本发明实施例提供了一种无人车状态监测控制系统，可以解决由测试人员对无人车进行测试带来的不便，且可以解决状态信息观测繁杂的问题。

本发明实施例提供了一种无人车状态监测控制系统，包括：机器人操作系统、云端服务器、客户端；

所述机器人操作系统用于：接收机器人发送的状态信息，将所述状态信息发送至所述云端服务器；

所述云端服务器用于：接收并存储所述状态信息；

所述客户端用于：从所述云端服务器获取相应的状态信息并显示。

在本发明实施例中，通过机器人操作系统、云端服务器、客户端这三者结合来对无人车进行测试，测试方便；通过机器人操作系统、云端服务器将用户所需的机器人的状态信息传送至客户端，而不是将所有状态信息都发送至客户端，这样针对没有机器人开发背景的操作人员，具有友好的监控操作界面，解决了状态信息观测繁杂的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种无人车状态监测控制系统中机器人操作系统、云端服务器、客户端三者的信息交互图；

图2是本发明实施例提供的一种机器人操作系统与云端服务器中的数据库的通信逻辑图；

图3是本发明实施例提供的一种客户端与云端服务器中的数据库的通信逻辑图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了解决无人车测试不便，状态信息观测繁杂的问题。需要一项技术支持对无人车进行远程监测及控制，并且不对监测和控制场地具有限制。且针对没有机器人开发背景的操作人员，需要具有友好的监控操作界面。基于此，本发明提出一种无人车状态监测控制系统，如图1所示，包括：机器人操作系统、云端服务器、客户端；

所述机器人操作系统用于：接收机器人发送的状态信息，将所述状态信息发送至所述云端服务器；

所述云端服务器用于：接收并存储所述状态信息；

所述客户端用于：从所述云端服务器获取相应的状态信息并显示。

在本发明实施例中，由于是需要机器人对无人车进行测试，需要机器人的状态信息，因此，该系统中还可以包括：一个或多个机器人，用于将相应的状态信息发送至所述机器人操作系统。

在本发明实施例中，机器人操作系统(ROS，Robert Operation System)中安装有一款基于Linux环境的机器人操作系统软件，本发明中将软件ROS搭建在Ubuntu14.04上，并配置了catkin官方编译系统进行编译。与AWS的通信功能的实现使用了C++Rest通信库。

如图2所示，机器人操作系统负责监听机器人上的传感器控制节点(比如，速度传感器、GPS传感器等)发来的机器人的状态信息，状态信息可以包括速度，方向，定位，图片等。之后机器人操作系统会将所述状态信息进行解析，将状态信息中涉及到的速度，方向，定位，图片等解析出来，然后在这些速度，方向，定位，图片等之前添加上信息头，将其转化为规定格式(即预设格式)的字符串，将所述预设格式的字符串发送至所述云端服务器。例如，从机器人操作系统传出的信息前添加“ROS”字符，对GPS信息添加“GPS”字符等。最后通过WebSocket协议传到云服务器端。由于ROS不但实现与云端服务器的连接，还要接收机器人上的传感器节点发来的消息。所以软件ROS中除了有实现WebSocket的基本连接函数之外，还有用于接收机器人上的传感器节点消息的回调函数。并且将回调函数与连接函数放在同一个类内，目的在于使用回调函数处理完信息之后发，不需要再重新定义一个对象重新连接，减少了数据处理端的时延。

同时，如图1所示，机器人操作系统也可以接收云服务器传来的对机器人的控制消息(即机器人控制信息，该机器人控制信息是客户端接收的用户输入的，然后由客户端发送至所述云端服务器的)。通过对机器人控制信息的格式解析，可以知道该机器人控制信息是对机器人的哪个状态进行设置(比如，速度，方向，定位等)。之后通过把解析出来的数据消息赋值给一个新创建的对应类型的容器，便可以发送消息到指定的机器人节点，命令该节点完成任务。当包括多个机器人时，所述机器人控制信息中还可以包括多个机器人中的对应的机器人的标识信息(比如ID、名称等)；所述机器人操作系统还用于：对所述机器人控制信息进行解析，从所述机器人控制信息中获取对应的机器人的标识信息，根据所述对应的机器人的标识信息向对应的机器人发送所述机器人控制信息。

每次机器人操作系统ROS发送状态信息到云服务器后，等待服务器返回消息。如果收到的返回消息为一般确认消息，机器人操作系统ROS不做操作。如果收到的是ROS指令信息，则对其进行提取后发送到机器人操作系统ROS对应执行节点。

在本发明实施例中，云端服务器中的数据操作主要是对数据库的操作，环境是ubuntu14.04。使用OpenResty作为Web服务平台，其内部也内置WebSocketAPI，可以通过简单的函数操作就完成WebSocket连接。一个数据库接口(即ROS端接口)是对机器人操作系统ROS连接。另一个数据库接口(即显示端的接口)是对客户端的连接。由于这两个部分都是对云端服务器中数据库的访问操作，将两部分分开实现可以避免数据库操作冲突，客观上实现实时的数据传输。ROS端接口负责接收机器人操作系统ROS端发来的状态信息，解析并存储到指定的数据库中。同时它也提取数据库中由客户端发送来的机器人控制信息传输到机器人。显示端的接口负责提取数据库中的状态信息在HTML文件中显示，并接收用户传来的机器人控制信息存到数据库指定位置。

在本发明实施例中，客户端将云端服务器作为静态网页访问服务器，将数据处理和显示文件都放在可访问文件夹下。

客户端采用如下方式从云端服务器获取状态信息：

如图3所示，客户端发送状态信息获取指令至所述云端服务器，所述云端服务器接收所述状态信息获取指令后反馈确认信息至所述客户端，并根据所述状态信息获取指令从数据库中获取相应的状态信息，将所述相应的状态信息发送至所述客户端，所述客户端判断接收到的是所述确认信息或所述相应的状态信息，若接收到的是所述确认信息，将所述确认信息直接显示；若接收到的是所述相应的状态信息，将所述相应的状态信息经过处理后再显示。

客户端可以通过预设间隔(比如，200ms)的信息刷新频率从所述云端服务器的数据库中获取相应的状态数据，保证了来自机器人的状态信息可以实时刷新显示。

具体的，客户端可以采用如下形式来显示获取到的状态信息：(1)将收到的状态信息提取转化为3D可视图像的旋转，平移等操作。例如收到了机器人x,y,z方向的线速度，就可以求出总的机器人线速度。如果将线速度v m/s表示到一个最大值为60m/s的速度表盘上，那么就对表盘指针顺时针旋转6v度。通过加载了地图在HTML中自带的API，可以通过地图动态显示机器人的GPS数据。(2)将所述相应的状态信息以HTML网页的形式进行展示。

HTML文件的运行对于操作系统背景没有特别要求，本发明将网页资源放在以Ubuntu为操作系统的云端服务器上，用JavaScript语言完成函数功能的实现。采用HTML的WebSocketAPI作为通信库，内部onMessage函数作为回调函数，在每次接收到云端服务器消息的时候调用。所以将主要的消息处理功能放在该回调函数中。消息处理采用逐层剥开的方式。首先判断是否为机器人状态数据信息，还是其他提示消息。如果为机器人状态信息，对代表不同消息的数据提取出来传到显示函数中。如为云服务器返回消息，则在指定显示框中直接显示。

综上所述，本发明提供的无人车状态监测控制系统完成的是一个机器人操作者远程获取机器人信息的实时直观平台，同时可以给机器人发送指令。本发明的创新点在于：

1、使用云端服务器作为网页显示服务器，可以实现机器人及客户平台的随时随地实时远程连接。支持多客户同时访问同一机器人状态。

2、保存状态信息到云端服务器内的数据库，作为存储和中转节点。

3、状态信息以HTML网页的形式展示。同时提供3D直观可视化界面，不需要机器人操作者拥有深厚的专业知识背景，就可以轻松的使用该平台对机器人进行监控和发送指令。使用3D标记直观显示机器人朝向方位，加载地图显示经纬度信息，利用速度表盘来显示速度信息等。

4、具有命令传送功能，可以对ROS(Robert Operation System，机器人操作系统)发送命令消息，例如设置机器人前往目标经纬度点等。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种无人车状态监测控制系统，其特征在于，包括：机器人操作系统、云端服务器、客户端；

所述机器人操作系统用于：接收机器人发送的状态信息，将所述状态信息发送至所述云端服务器，等待云端服务器返回消息，若云端服务器返回消息为一般确认消息，机器人操作系统ROS不做操作，若为机器人操作系统ROS指令信息，则对指令信息进行提取后发送到机器人操作系统ROS对应执行节点；

所述云端服务器用于：接收并存储所述状态信息；

所述客户端用于：从所述云端服务器获取相应的状态信息并显示；

所述客户端具体用于：发送状态信息获取指令至所述云端服务器；

所述云端服务器具体用于：接收所述状态信息获取指令后反馈确认信息至所述客户端，并根据所述状态信息获取指令从数据库中获取相应的状态信息，将所述相应的状态信息发送至所述客户端；

所述客户端还用于：判断接收到的是所述确认信息或所述相应的状态信息，若接收到的是所述确认信息，将所述确认信息直接显示；若接收到的是所述相应的状态信息，将所述相应的状态信息经过处理后再显示；

所述机器人操作系统还用于：将所述状态信息进行解析，将解析后的状态信息之前添加上信息头转化成预设格式的字符串，将所述预设格式的字符串通过WebSocket协议发送至所述云端服务器。

2.如权利要求1所述的无人车状态监测控制系统，其特征在于，还包括：一个或多个机器人，用于将相应的状态信息发送至所述机器人操作系统。

3.如权利要求1所述的无人车状态监测控制系统，其特征在于，所述客户端具体用于：将所述相应的状态信息以HTML网页的形式进行展示。

4.如权利要求1所述的无人车状态监测控制系统，其特征在于，所述客户端具体用于：将相应的状态信息转换成3D可视图像，并显示所述可视图像。

5.如权利要求1所述的无人车状态监测控制系统，其特征在于，所述客户端具体用于：通过预设间隔的信息刷新频率从所述云端服务器获取相应的状态信息并显示。

6.如权利要求2所述的无人车状态监测控制系统，其特征在于，所述客户端还用于：接收用户输入的机器人控制信息，将所述机器人控制信息发送至所述云端服务器；

所述云端服务器还用于：接收并将所述机器人控制信息发送至所述机器人操作系统；

所述机器人操作系统还用于：接收并将所述机器人控制信息发送至相应的机器人；

所述机器人还用于：根据所述机器人控制信息进行相应的操作。

7.如权利要求6所述的无人车状态监测控制系统，其特征在于，当为多个机器人时，所述机器人控制信息包括多个机器人中的对应的机器人的标识信息；

所述机器人操作系统还用于：对所述机器人控制信息进行解析，从所述机器人控制信息中获取对应的机器人的标识信息，根据所述对应的机器人的标识信息向对应的机器人发送所述机器人控制信息。

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