文档介绍：无线网络音视频采集机器人平台
比赛编号:A377
日期:2007-1-6
单位:南京大学电子科学与工程系
参赛者情况:
姓名:刘虎职业:在校本科生
姓名:李圣红职业:在校本科生
姓名:陈烨职业:在校本科生
姓名:王玉龙职业:在校本科生
姓名:周春城职业:在校本科生
联系方式:
姓名:刘虎
电话:**********
地址:江苏省南京市南京大学浦口校区8栋2单元103
邮箱:liu_hu@
【摘要】
在现实生活与生产领域,经常需要一种机器人能够代替人类在复杂环境下从事劳动,如灾难搜救、危险场所作业以及狭小空间内的勘探等,这种机器人一般要求体积小、重量轻,具有行走功能和感知功能,并且能够远程遥控。
本方案基于st-arm7嵌入式系统、CMOS图象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象和声音,并实时传回至PC机显示。同时我们可以通过pc机对机器人进行实时控制。
系统具有如下特点:
(1)实时传回目标处的图象声音信息,便于及时作出判断和决策
(2)体积小巧,可遥控到达如中央空调通气道等狭小空间内
(3)控制和图象显示端采用普通PC机,无需额外成本
(4)通过扩展增加作业机构可以实现遥控作业,如排爆等
【关键词】
CMOS图象传感器、arm嵌入式系统、无线传输,遥控机器人
系统方案:
概述
系统主要由移动机器人终端和PC机控制终端两部分组成, 机器人终端实时采集目标的图象信息,通过无线网络传回PC机终端,PC机终端将图象信息显示在LCD上;同时可以通过PC机终端向机器人发出指令控制其运动,可以用于矿难搜救、排爆以及中央空调通风管道的检测、清洁等。
系统整体框图如下:
机器人终端和PC机终端通过无线网络互连,建立全双工通信,机器人终端往PC机端传送图象信息,PC机端往机器人端传送运动控制信号。
机器人终端主要由图象采集、数据处理、无线传输和伺服机构控制4个模块组成,通过运行嵌入式操作系统驱动这四个模块协调工作。其中图象采集模块采用CMOS摄像头,根据CMOS摄像头初步拟订有两个子方案供选择:
如果能有自带硬件编码的CMOS摄像头,可直接得到MPEG-4格式的图像文件,则直接将其打包发送,这样得到的图象连续性好,而且需要带宽少。
如果无法找到自带硬件编码CMOS摄像头,则通过数据处理模块将图象简单地处理,得到如jpeg格式之类的图片格式发送,这种方案需要带宽大,而且在限定带宽下画面连续性较MPEG-4格式的图像也有差距,但是由于机器人移动较慢,即便每秒两幅图片也已足够,所以此方案也可以选择。
二、硬件部分介绍
机器人终端硬件包括系统板和伺服机构两部分,其中系统板基于STR710FZ2T6处理器芯片,外部扩展RAM和FLASH存储器以便于运行嵌入式操作系统,通过usb接口连接摄象头和无线网卡,用于运行操作系统、采集图象信息并与PC终端通讯;伺服机构主要为两片LMD18245芯片和直流电机,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:
下面分别对各重要部分电路作简单介绍:
a,电源部分:
外部电源输入电压为5V,通过由图中L1、L2、C1-C4组成的去耦电路后,一路作为USB接口电源,另一路接到LM1117芯片,LM1117芯片将5V ,供数字芯片使用。
此外,STR710芯片、,。
b,STR710处理器部分:
处理器芯片采用STR710FZ2T6芯片,由/CS0和/CS1信号分别选通外部扩展的FLASH和RAM地址段,使用了芯片的USB、JTAG接口和U2串口;另外,--, 、。
c,时钟源部分:
系统使用3个晶振,其中16M和48M的有源晶振信号分别作为STR芯片的主时钟和USB时钟,32K的振荡器用于提供实时时钟信号。
d,存储器部分:
由于处理器芯片数据总线为16位,寻址方式为双字节,地址线A0固定为低电平,所以A0地址线不使用,直接以A1为最低位地址。
RAM:
RAM通过STR710的/CS1信号选通,考虑到需要运行操作系统,需要较大的内存,采用TC55V8200芯片,TC55V8200是TOSHIBA公司生产的CMOS静态RAM,8位数据总线,每片可以提供
2M字节的容量。采用位扩展的方法,将两片TC55V8200分别定义为16位数据的D0~D7和D8~D15,与STR710芯片的16位数据总线相连,可得到4M字节