带语音控制的多功能无线监控轮式机器人

　　一、项目情况

　　（一）总论

　　⒈项目简介

　　项目由来：

　　对轮式机器人的研究，可以追溯到智能小车的发展历程，其实一个功能完备的轮式机器人，在本质上就是一台智能小车，因此对本文中的出现的智能小车，也代表轮式机器人。下面我们来回顾一下智能小车的发展历史。

　　2004 年1月3日和1月24日，肩负着人类探测火星使命的"勇气"号和"机遇"号分别在火星不同区域着陆，并于2004年4月5日和2004年4月26日相继通过所有"考核标准"。美国宇航局的孪生火星车探测计划至此正式宣告取得圆满成功。美国宇航局科学家和工程师事先设立了一系列硬指标，作为判定两辆火星车联合探测计划是否成功的依据。按照规定，每辆火星车都需要至少工作90个火星日（约相当于地球上的92天），在火星上行驶总里程至少达到600米，至少造访 8个不同地点，必须拍下周围环境的立体和彩色全景照片。"勇气"号是迄今美国发射的最尖端的火星探测装置，其顶部的桅杆式结构上装有全景照相机及具有红外探测能力的微型热辐射分光计。"勇气"号成功实现了集通信、拍摄和计算等功能于一身。火星车能够在火星上自主行驶;当火星车发现值得探测的目标，它会驱动六个轮子向目标行驶;在检测到前进方向上的障碍后，火星车会去寻找可能的最佳路径。

　　类似火星车，以轮子作为移动机构、能够实现自主行驶的机器人，我们称之为智能小车，又称轮式机器人，它通过计算机编程来实现其对行驶方向、启停以及速度的控制，无需人工干预。操作员可以通过修改智能小车的计算机程序来改变它的行驶方式。因此，智能小车具有再编程的特性，是机器人的一种。与智能小车不同的是：遥控小车需要操作员来控制其转向、启停和进退，比较先进的遥控车还能控制其速度。常见的模型小车，都属于这类遥控车;

　　智能小车，是一个集环境感知、规划决策，自主行驶等功能于一身的综合系统，它集中地运用了计算机、传感、信息、通信、导航、人工智能及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体。它最适合在那些人类无法工作的环境中工作，它们已在许多工业部门获得广泛应用。

　　由于工业现场中大多数恶劣环境和危险环境中仍采用的人工的操作方式，这促使了我们对智能车的研究和开发。它在各个领域都具有广泛的应用前景：如在工业生产中，可以代替人类完成恶劣环境下的货物搬运、设备检测等任务;在军事上，可以在危险地带代替人类完成侦察、排雷等任务;在民用上，可以作为导盲车为盲人提供帮助;在科学研究方面，可以代替人类完成外星球勘探或者一矿藏勘探等。智能车按照工作环境下要分为室外智能车和室内智能车两种，这两种环境有着较大的区别。室外环境一般较开阔，受光照、天气、时间等的影响，环境变化很大，既包括简单的结构化环境也包括复杂的非结构化环境。室外自主移动机器人导航一般要求更高的智能。室内环境一般较狭窄，光线较稳定且环境复杂程度有限，一般视作结构化环境。

　　国内外研究现状

　　智能小车和智能车辆的研究是息息相关的，我们可以将智能小车看成是智能车辆的模型，对智能小车的研究，其应用的很大一个方面便是在智能车辆行业。下面我们就来了解一下国内外对智能车辆的研究历史。

　　1、国外智能车辆的研究

　　智能车辆的研究始于20世纪50年代初，美国BarrettElectronics公司开发出了世界上第一台自动引导车辆系统 （AutomatedGuidedVehicleSystem，AGVs）。1974年，瑞典的VolvoKalmar轿车装配工厂与Schiinder 一Digitron公司合作，研制出一种可装载轿车车体的AGVS，并由多台该种AGVS组成了汽车装配线，从而取消了传统应用的拖车及叉车等运输工具。由于Kalmar工厂采用AGVS获得了明显的经济效益，许多西欧国家纷纷效仿Volvo公司，并逐步使AGVS在装配作业中成为一种流行的运输手段。

　　在世界科学界和工业设计界中，众多的研究机构正在研发智能车辆，其中具有代表性的智能车辆包括：

　　意大利MOB一LAB的研究：MOB一LAB是开放"移动试验室"的代名词，后来用于研发车载实时图像处理系统，通过计算机视觉系统来检测车道轨迹，实现车辆自主驾驶。MOB~LAB有以下主要特点：车辆前后装备彩色摄像机，用来检测车辆外部环境;两个实时数字图像处理器（利用相应算法结构，以200ms一幅图像速度分析图像）;4个车载传感器来测量横向和纵向车辆加速度;在车辆左右侧安装的毫米波雷达感知道路左右两侧环境;两个PC处理器处理雷达和其他融合的传感器数据;

美国俄亥俄州立大学的研究：美国俄亥俄州立大学智能交通研究所所研发的三辆智能原型车辆，配备