智能巡防机器人设计报告

智能巡防机器人SmartGuardRobot第十一届“博创杯”全国大学生嵌入式设计大赛作品设计报告智能巡防机器人SmartGuardRobot设计报告队伍编号：参赛学校：作者：指导教师：组别：□硕士组本科组□高职组智能巡防机器人SmartGuardRobot摘要本项目的智能安防机器人，它是新一代的网络互联智能安防设备，由S5PV210构建网络并作为任务分配核心再辅以ZigBee无线传感网络来监测环境，一旦某个节点有异常（气体、入侵等）出现后会立即激活红外装置,发出定位信号提供给自主研发的红外定位系统进行定位；在赶往异常节点附近的同时，还会要求控制台查看安防机器人实时回传的视频；控制台会显示传感器收集到的信息，并可对视频采集系统的云台角度进行调整;安防机器人使用STM32作为运动控制器，使得其具有良好的移动性能，能让用户获得最大视角；通过终端可以手动操纵安防机器人运动；安防机器人在使用的时候会伴有语音提示，提高用户体验。机器人设计很美观，能很好的融入到使用者的环境，时刻保护使用者的安全。相信借助未来的市场需求，本项目能够尽善尽美！关键词：智能安防设备、网络互联、无线传感网络、红外定位系统AbstractOursmartguardrobot,itisanewgenerationofnetworkinterconnectionintelligentsecurityequipment,itconsistsofS5PV210,assisttowirelesssensornetworktomonitortheenvironment,onceanodehasanexception(suchasgas、intrudeandsoon)showup,itwillimmediatelyactivatetheinfrareddevice，toprovidepositioningsignaltoindependentresearchanddevelopment;Atthesametime,requesttheconsoleviewreal-timevideocomesbackanddisplayreceivemessageandcontrolholder.smartguardrobotuseSTM32tocontrolmovement.wecanthroughtheterminalcontrolsmartguardrobotfinishjob;Therobothasvoicepromptwhenyouoperation.Therobotdesignisverybeautiful,webelievethatcanquicklyintotheuser’senvironmenttoprotectusersafe.Webelievewiththehelpofthefuturemarketdemand,oursmartguardrobotwillbeperfect！Keywords:SmartGuardRobot、NetworkInterconnection、WirelessSensorNetwork、InfraredPositioningSystem智能巡防机器人SmartGuardRobot第1章绪论............................................................................11.1背景..............................................................................11.2国内外发展现状....................................................................11.3研究意义..........................................................................2第2章系统方案...........................................................................22.1主控芯片..........................................................................32.2视频传输..........................................................................52.3电源部分..........................................................................62.4室内定位..........................................................................6第3章功能与指标.........................................................................73.1智能巡防机器人实现功能...........................................................73.2智能巡防机器人功能指标...........................................................7第4章实现原理..........................................................................84.1Linux实现........................................................................84.1.1使用Linux构建网络服务器....................................................84.1.2使用Linux进行任务分配......................................................84.2Android终端实现..................................................................94.2.1Android终端人机交互实现....................................................94.2.2Android终端与Linux的网络通讯Socket.......................................114.2.3Android终端对于H.264解码..................................................124.4ZigBee无线传感网络实现..........................................................124.5巡防机器人基于室内定位的智能路径实现.............................................134.6多路隔离电源的实现...............................................................15第5章硬件框图.........................................................................165.1S5PV210硬件框图.................................................................165.2STM32F4硬件框图.................................................................17图5-2STM32F4硬件框图...............................................................175.3ZigBee硬件框图..................................................................175.4STC15F2K61S2硬件框图............................................................18第6章创新............................................................................18结论....................................................................................19参考文献.................................................................................19智能巡防机器人SmartGuardRobot1第1章绪论1.1背景近年来，安防设备的覆盖率呈指数形式暴增，覆盖从家庭、住宅区、商铺到银行、学校、火车站再到工业厂区、仓库、变电站等等场景，然而，安防领域是国内才兴起的，惊人的覆盖率足以让我们悉知安防设备的前景是多么的广阔！不仅如此，北美作为全世界最大的安防市场，目前也体现出了需求量大，竞争激烈的场面；南美、东盟国家同样也显现出了安防市场的增速飞快的趋势，同时南美国家还需要大量依赖进口。就以上信息指引我们看到了这个广阔的市场，但是随着研究的深入，我们发现：传统的安防设备都是固定式、机械式的，不具备移动的能力，要想实现无死角监控就必须安放多个摄像头针对不同的区域工作，如此一来，成本高昂、布置复杂、智能化程度低；传统的摄像头外观要是在家庭中或者工作环境中布置的话，会显得比较突兀，令人不自在，暴露个人隐私。1.2国内外发展现状目前国内外安防设备的研发还是集中于固定的IP摄像头，也会有一些衍生产品，如：智能门锁、智能烟感等等，并没有一个能够整合功能，移动的安防设备，为什么移动的安防设备难做呢？本项目组认为：室内定位是头等问题！传统的室内定位是利用无线设备的信号强度进行定位，但是这样的做法是有较大弊端的，譬如：所处环境复杂，含有多种信号干扰，信号过墙的衰减等等因素，导致了无线室内定位还是不能够解决问题，故目前大部分安防市场还是在研发固定的网络安防设备。国外具有代表性的安防机器人：由荷兰Amaryllo公司最近推出的一个“家庭安防机器人”IcamPROFHD，如图1-1所示，它实质也还是一个固定安防摄像头，可以用来录制1080P视频、检测声音等；而国代表性的是：近段时间，一家宁波公司生产制造的安防机器人，身高1米5，体重40KG的机器人，如图1-2所示，它的作用原理是检测机器人前方的异样，如：检测温度变化，虽然可移动，但是体型硕大，检测手段局限。国内外两家公司的安防机器人都各有千秋，但也有各自的弊端。图1-1IcamPROFHD智能巡防机器人SmartGuardRobot2图1-2宁波公司制造安防机器人1.3研究意义在看完国内外的发展现状，本项目组作如下总结：传统的安防摄像头主要受限于不能移动、固定安装这一问题，使得需要完整监控某一区域时就需要安装多个摄像头进行无死角监控，这样一来就需要布置大量的摄像头，同时，市场现有安防设备并没有很好的整合室内安防资源。为解决上述问题，本项目组研制了一套基于卡尔曼滤波的红外室内定位装置，使得安防机器人能够在室内巡防，发现异常，同时携带一枚有云台的摄像头，配合机器人的移动以及摄像头角度调整就能实