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本选题来源于省教育厅科学研究重点项目:基于机器人的机电专业普及型综合教学平台。机器人产品技术附加值很高,应用范围很广,机器人技术的出现与发展,不但使传统的工业生产面貌发生根本性的变化,而且对人类的社会活动产生了深远的影响。国外专家预测机器人产业是继汽车、计算机之后出现的新的大型高新技术产业。
由于科学技术的突飞猛进和社会竞争力的不断增强,机器人的精确率和高效率慢慢超过了人类,由机器人代替人工操作来完成一项任务日渐成为一种发展趋势。然而在对机器人智能性的研究的同时,如何对机器人进行远程实时监控,显得尤为重要。
传统的远程视频监控普遍采用C/S结构,主要用来实现局域网内的视频监控,比如小区视频监控系统,企业内部局域网视频监控系统等等。随着Internet互联网和Intranet企业内部信息网的快速发展和普及,原有的C/S软件架构模式已无法完全满足人们的需要,而Web技术能够解决传统监控系统的一些弊病,运用Web技术实现对远程设备的实时监控,已经日益成为设备监控系统不可缺少的部分,B/S结构孕育而生。
本文首先阐述了课题的研究背景,课题的研究意义,其中研究意义是从两方面进行展开的,一是研究远程实时监控技术的意义,另一方面是研究B/S模式的远程实时监控技术的意义,接下来讲述了远程实时监控技术的国内外研究现状及发展,以及本文的主要任务和组织结构。
其次,对B/S模式体系结构以及相关技术进行了研究。先对B/S模式实时监控系统的结构功能进行了分析,了解了传统的C/S模式体系结构,C/S结构的优点:能充分发挥客户端PC的处理能力,很多工作可以在客户端处理后再提交给服务器,客户端响应速度快,具有较强的事务处理能力,可以充分满足客户自身的个性化要求,能实现复杂的业务流程;C/S结构的缺点:它只适用于局域网,客户端需要安装专用的客户端软件,维护成本高且投资大,对客户端的操作系统一般也会有限制,针对不同的操作系统需要重新编写程序,开发成本较高,不易升级和维护,由于产品的更新换代十分快,代价高和低效率已经不适应工作需要。B/S模式体系结构以及B/S模式的优点:
(1)客户端不再负责数据的存取和复杂数据计算等任务,只需要进行显示,充分发挥了服务器的强大作用,这样就大大的降低了对客户端的要求,降低了投资和使用成本。
(2)易于维护、易于升级。
(3)用户操作使用简便。
(4)易于实现跨平台的应用,解决了不同系统下不兼容的情况。
从而得出导出选择B/S模式体系结构的必然性,接着熟悉了动态网页技术,对ASP技术的特点和工作原理进行了讲解,同时分析了B/S模式远程实时监控系统使用ASP技术的必要性。
再次,讲述了视频压缩编码标准的发展、H.263视频压缩编码标准简介、H.263的视频模型描述和码流格式,以及各模块涉及的主要算法,其中包括运动估计与补偿、DCT正逆变换、量化与反量化等,后面分析了H.263视频压缩编解码的基本原理以及编码器的软件实现,最后讲述了H.263视频压缩解码技术。
然后,介绍了ActiveX控件的设计与实现,对本系统涉及的ActiveX控件的开发工具、开发过程、打包与发布以及调用方法进行了详细的说明。接下来,对B/S结构的机械手监控系统进行了总体设计与实现,分别对B/S结构的机械手监控系统的服务器端和浏览器客户端进行了详细设计,其中服务器端主要模块有:视频显示模块(附带讲解了VFW技术)、视频发送模块、串口通信模块,在服务器端设计之前简单介绍了五自由度教学机械臂系统;浏览器客户端主要模块有:视频接收及监控模块、机械手联机手动控制模块、机械手指令操作控制模块。接着对服务器端与浏览器客户端的通信流程进行了分析。
下一步,对本系统的服务器端与浏览器客户端软件进行了测试,对实验运行结果进行了截图,并对结果作了对比与简要分析。
最后,总结与展望。对全文做了简要总结,回顾了论文中所做的工作,分析了工作中存在的不足之处,提出了论文改进的方向并对下一步工作作了展望。
本文需要实现的是B/S结构的机械手监控,即在嵌入了ActiveX控件的浏览器网页中对机器人进行监控。服务器端通过摄像头采集视频,经过H.263标准进行压缩编码,编码后通过TCP协议向浏览器发送视频压缩帧,浏览器接收到机器人服务器传来的视频压缩帧后,进行H.263解码,并在浏览器上实时显示,浏览器客户端通过滚动条的滚动操作或其它的相关按钮操作,可以向服务器发送控制指令,服务器接收到控制指令后,即向下位机发送串口消息,舵机控制器收到串口消息后,即可对机械臂进行监控和实时控制。
本文研究的核心是H.263视频压缩编解码方法实现以及自定义ActiveX控件的开发,该控件能够实现对B/S结构的机械手进行实时视频监视和运动控制,即通过IE浏览器就可以对远程机械手的运作情况进行实时显示和控制。