基于远程机器人系统的自动控制平台的研究与设计

3.2 数据结构

在程序中,建立了一个名为scformat的数据结构,来描述和存放运行脚本。scformat的基本结构如图1所示。



一个scformat即对应于一个完整的脚本文件。由于对数据文件采用链表方式来组织,所以其中可以含有任意多个标准图像及其对应的命令。scformat中包含诸如色深/colordepth(1表示8位色,依此类推)、图像个数/framenum、图像宽度/framewidth、图像高度/frameheight等数据块,datahead、datatail则是数据链表的头尾指针。

一个data则对应于一幅图像,除了fwidth、fheight、depth这些基本的信息之外,order是一个字符数组,用来存放对应的命令,segnum表示这幅图像中所截取的几个最重要的反映机器人基本运动情况的关键部分,pnext则指向数据链表中的下一个data。对于一个data图像中截取的各个部分,同样采用链表结构来组织,seghead、segtail则分别指向链表的头尾。

一个seg对应于从图像中截取的一个关键部分,其中,width、height表示该部分的宽度、高度,topx、topy则是该部分左下角在该图像中的坐标,以适应图像的数据从左下角开始存储的规则。segdata指向该部分具体的图像数据。

图2是各个结构在图像上的具体关系。



上述数据结构的优点是其具有充分的多方面的灵活性。因为对应于不同的运动过程的脚本文件可能需要不同数目的标准图像,而对应于机器人处于不同状态的图像,为了反映机器人的运动状态,也可能需要截取不同数目的关键部分。由于上述数据结构的灵活性,对于标准图像的数据data和图像中的关键部分seg,都采用链表结构来组织,所以可以适应各种不同情况。

同时,对于scformat、data、seg这些数据结构,分别提供了各种函数以及过程,使得在进行图像的截取、脚本文件的存储、脚本文件的读取和显示时都相当方便。

3.3 流程要点

具体的流程分为以下两个方面:

其一是控制脚本的获得,由人工进行手动控制实现。基于上面的这种数据结构,此过程可以准确完成。在此过程中,首先创建一个scformat结构。由于其中的数据是按照链表结构组织,所以可以随时加入标准图像及相应的命令。同时对于某一幅特定图像,可以选取图像中的若干关键部分。此过程结束后,可以调用scformat的writescfile,将得到的脚本文件存放到硬盘文件中。

其二是自动控制过程。在进行自动控制时,首先从硬盘上读入文件,调用readscfile将文件中的数据加入到一个scformat结构中。然后按照这个scformat脚本文件中的数据进行自动控制。由于系统中采用压缩技术,所以在控制站点取得压缩包之后,进行解压,得到实时图像,然后将实时图像与运行脚本中的图像逐个进行比较。如果比较相符,则停止比较,同时将相应的命令传送给远端机器人;如果获得相符的结果,则说明机器人当前不处于任何特定的状态,所以继续循环检测和比较。

4 平台运行环境

本系统在实验室中进行了充分的测试和修改,硬件和软件的环境如下。

硬件环境:

Intel Pentium 4 处理器

nVidia TNT2 M64 图像显示卡

Intel ProShare Personal Conferencing 摄像头,Leadtek WinFast TV2000视频采集卡

10M/100M自适应网卡,100M以太网

软件环境:

Microsoft Windows 2000 Advanced Server

Borland Delphi 6.0 (With Update pack 2)

Microsoft Visual C++ 6.0 (Service Pack 5)

5 实际测试

本系统在实验室中进行了充分的测试。在通常的情况下,对于反映某一运动状态的图像,系统默认可以抽取0～5个关键部分来反映该状态的特征。而对于一个运行脚本而言,如果是有序化的简单脚本(也就是说脚本中的图像按照要进行的操作顺序排列,系统只需将得到的实时图像与目前应该处于的那一幅图像进行比较即可),脚本中可以包含任意多幅(在存储大小满足的条件下)反映关键状态的图像;如果是无序的脚本,也就是说系统需将所获取的图像与脚本中的所有图像进行比较以得到当前需要执行的指令。在测试中,脚本包含十幅图像时,仍能很快得出比较的结果。从测试来看,本系统的关键设计思想均是可用的。