摘 要

随着移动智能设备的普及和Wi Fi无线网络的广泛使用，课题提出了一种基于 Android 智能手机作为移动机器人远程视频传输控制平台的解决方案。通过Android 智能手机和 Wi Fi 无线网络对机器人小车进行运动控制，同时可以实时

获取机器人小车采集到的视频并在 Android 手机客户端上实时播放，实现通过视频随时了解远端机器人周围的情况。该移动机器人远程视频传输控制系统非常适用于需要借助移动终端进行远程视频传输及远程控制的场合，如家居安防、医院监护、环境监测、智能家居等。

在移动机器人控制指令传输方面，采用基于XMPP协议的传输方案。由于 XMPP协议是基于 TCP 的实时通信协议，一定程度上不仅提高了控制指令传输的实时性，而且提高了控制指令传输的可靠性、扩展性和安全性。

关键字：机器人；视频传输；远程控制；XMPP 协议

Abstract

With the popularity of mobile intelligent devices and the widespread use of Wi Fi wireless networks, the subject presents a solution based on Android smartphone as a mobile robot remote video transmission control platform. Automate motion control of robotic carts with Android smartphones and Wi Fi wireless networks,

Access to the robot car to capture the video and the Android phone client real-time playback, to achieve through the video at any time to understand the situation around the remote robot. The mobile robot remote video transmission control system is very suitable for the use of mobile terminals for remote video transmission and remote control of the occasion, such as home security, hospital monitoring, environmental monitoring, intelligent home and so on.

In the mobile robot control instruction transmission, based on the XMPP protocol transmission scheme. As the XMPP protocol is based on TCP real-time communication protocol, to a certain extent, not only improve the real-time control command transmission, but also improve the control command transmission reliability, scalability and security.

Keywords: robot; video transmission; remote control; XMPP protocol

目录

第1章 绪论 1

1.1 课题研究背景和意义 1

1.2 国内外研究现状及发展趋势 2

1.2.1 国外的研究现状及发展趋势 2

1.2.2 国内的研究现状及发展趋势 3

1.3 课题的主要内容 4

1.4 本章小结 5

第2章 视频传输控制硬件系统 6

2.1 服务器（wifi模块） 7

2.2 USB Web摄像头 8

2.3 STM32开发板 8

2.4 直流电机驱动器 9

2.7 本章小结 10

第3章 系统整体架构与关键技术 11

3.1 系统需求分析 11

3.2 系统整体架构 12

3.3 技术框架 13

3.4 关键技术 14

3.4.1 无线传输中的NAT穿越 14

3.4.2 基于XMPP的控制指令传输 15

3.5 本章小结 15

第4章 远程机器人控制指令传输 16

4.1 XMPP协议概述 16

4.1.1 XMPP协议的基本架构 17

4.1.2 XMPP协议客户端通信过程 18

4.2 控制指令传输的过程设计 18

4.2.1 服务器端指令传输功能设计 19

4.2.2 Android控制端指令传输功能设计 20

4.2.3 机器人平台指令接收 21

4.3 本章小结 22

第5章 系统的实验评估与经济性分析 23

5.1 系统实验平台介绍 23

5.2 系统性能测试 23

5.3 本章小结 27

结论与展望 28

参考文献 30

致谢 32

第1章 绪论

1.1 课题研究背景和意义

传统机器人远程视频传输和遥控系统主要是基于有线网络和计算机机器人可以进入互联网，用户可以使用个人电脑上的有线网络进行浏览查看由机器人连接的摄像机拍摄的实时图像，并控制机器人的移动。传统机器人们远程视频传输控制技术往往局限于有线网络和个人电脑，虽然实现了远程视图频率传输和控制，但其最大的缺点是不动或移动范围有限，通常只有局限于有线网络和计算机的位置来观察和控制机器人。机器人远程视频传输控制系统的应用系统已经有一定的限制，也不能满足用户不断增长的多样化需求。随着移动互联网技术和手持移动设备的发展，基于无线上网和手机终端机器人远程视频传输控制系统拓宽其使用范围，满足人们的需求。^[1]

移动机器人远程监控技术实现了在视频，音频和传感器数据中检测到的传送现场环境信息的功能，在危险应用中起着重要的作用。这种在不固定和复杂环境下的应用需要PC控制中心和遥控机器人之间的无线通信。

在现有的无线通信技术中，无线以太网更常见。尽管无线信号传输范围和穿透功率约束，其网络的覆盖范围较小，但是带宽可以以更高质量和更高的视频图像信息传输，已被广泛应用于移动机器人的监控。

虽然CDMA无线公共通信网络的带宽相对较低，但随着全球基站的覆盖，网络覆盖面非常大，可以方便地连接到互联网。

目前机器人无线通信研究主要分为无线局域网和无线无线电控制两大类。前者受通信距离限制，后者受频宽带宽限制，发射机功率和频段需要申请。随着宽带，长途和公共网络的特点，机器人无线通信中使用的CDMA移动通信网络具有重要的研究意义。

现在，智能手机可以说已经达到了人手一台的水平，智能手机已经变得或将要了慢慢成为移动互联网最为重要的移动终端设备最为基础。^[2]在许多智能手机中，Android平台拥有其免费开源功能，占据了智能手机领域的一半用途Android操作系统手机在智能手机市场已经有超过80％的份额。在附近多年来，Android手机的性能不断提高，Google的Android操作系统不断更新的Android操作系统已经变得更加完善，功能更强大，操作更有效率越高越高。这使得越来越多的大而复杂的软件已经在Android智能手机上顺利运输WiFi无线网络的普及，人们通过智能手机和WiFi无线网络接入互联网的趋势此外，移动互联网正在爆发。