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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:許育誠
研究生(外文):Yu-Cheng Hsu
論文名稱:遠端監控智慧型機器人之研究
論文名稱(外文):The Research of an Intelligent Robot System with Remote Control
指導教授:林俊言林俊言引用關係
指導教授(外文):Jun-Yen Lin
口試委員:許信德柳茂林
口試委員(外文):Shinn-Der SheuMaw-Lin Leou
口試日期:2011-06-24
學位類別:碩士
校院名稱:南榮技術學院
系所名稱:工程科技研究所碩士班
學門:工程學門
學類:綜合工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2011
畢業學年度:99
語文別:中文
論文頁數:73
中文關鍵詞:NXTWi-Fi遠端監控
外文關鍵詞:NXTWi-FiRemote Monitoring
相關次數:
  • 被引用被引用:3
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隨著網路普及化與無線通訊技術迅速發展下,人們不需要親赴現場監控機器。目前趨勢是將監控系統加諸於機器人上,即可進行遠端遙控與監視的工作,讓其代替人力從事一些危險性的工作及未知區域的探查。
本文提出一套以網路通訊為基礎的遠端監控系統實作。在遠端以樂高出產的NXT當行動載具並結合IP Cam、GPS、電子羅盤與電腦做為遠方客戶端平台。藉由遠方客戶端平台上電腦當作中繼點,將藍芽、網路、Wi-Fi 做為智慧型機器人NXT和伺服端電腦溝通的橋樑;並結合Google Map所提供的地理圖資,可在伺服電腦上標示目前NXT的方位。並能於伺服端下達遠端控制命令功能,控制遠端機器人行進方向,並回傳當地目前影像,以期達到即時的遠端監控效果。

With the popularity of internet and the rapid development of wireless communication technology, people do not go to the scene to monitor the machine. Imposed on the current trend high-tech robot can attain to remote control and monitor of the work, that can replace the manpower for engage in dangerous work, and probe to unknown regions
This paper presents a set of remote monitoring system implementation based on the network communication. In the controlled client, Lego NXT combined with vehicle operation, IP Cam, GPS, electronic compass and computer as a remote controlled platform.
The remote computer on the platform is used as a relay point. The Bluetooth, LAN, Wi-Fi are used as the bridge between the intelligent NXT Robots and the server computer. The current location and orientation of the NXT is marked on the Google Maps and also showed on the sever computers. User can order a command on the sever computer to control the direction of the remote robot and view the currently local image at the same time. Thus, we successfully achieve an intelligent robot system with the remote control.

摘 要
ABSTRACT
誌 謝
第一章 緒論
第一節 研究動機與目的
第二節 研究範疇與流程
第二章 相關研究及理論探討
第一節 無線網路
第二節 機器人發展
壹、機器人的簡介
貳、機器人的發展
叁、機器人的應用
第三節 遠端監控系統
第三章 研究流程及架構
第一節 通訊系統
貳、系統連線架構
參、影像傳輸
第二節 全球定位系統
壹、GPS
貳、電子羅盤
參、Google Maps
第三節 NXT樂高機器人
壹、背景介紹
貳、機器人程式撰寫
叁、機器人架構
第四章 結果與討論
第一節 系統配置
第二節 系統操作流程
第五章 結論與展望
第一節 結論
第二節 未來展望
參考文獻


表 目 錄
表2- 1 802.11各系列數據比較
表3- 1 Webcam 與 IP Camera 比較表
表3- 2 DCS-920 詳細規格
表3- 3 RCX與NXT規格比較


圖 目 錄
圖2- 1 典型的Wi-Fi無線網路架構圖
圖2- 2 U.bo 寵物機器人
圖2- 3 Roomba 清潔機器人
圖2- 4 機器人帶動市場零組件的逐年產值
圖2- 5 台灣個人/家庭機器人發展歷程
圖2- 6 日本Monirobo機器人
圖2- 7 典型監控系統架構圖
圖2- 8 網際網之遠端監控系統
圖2- 9 火星探路者號
圖3- 1 系統架構圖
圖3- 2 OSI模型架構圖
圖3- 3 資料在各層之間傳遞時會附加或移除資訊
圖3- 4 DoD模型架構
圖3- 5 DoD模型與OSI模型對照圖
圖3- 6 Winsock連線原理
圖3- 7 Winsock TCP程式執行流程
圖3- 8 Winsock UDP程式執行流程
圖3- 9 新增Microsoft Winsock Control元件
圖3- 10 Winsock TCP執行程序
圖3- 11 Winsock TCP使用者端程式碼
圖3- 12 Winsock TCP被控端(遠端)程式碼
圖3- 13 Webcam的作業程序及架構圖
圖3- 14 IP cam的作業程序
圖3- 15 D-Link DCS-920 IP cam
圖3- 16 使用者端與IP cam關係表
圖3- 17 IP cam 拍攝到的即時畫面
圖3- 18 使用者端與IP cam 連線程式
圖3- 19 IP cam所拍攝到的畫面
圖3- 20 GPS系統架構圖
圖3- 21 位於軌道中的GPS衛星
圖3- 22 GPS衛星星座
圖3- 23 地面監控站的位置圖
圖3- 24 用戶端接收GPS示意圖
圖3- 25 四顆衛星的定位方式
圖3- 26 GPS系統流程圖
圖3- 27 GPS系統架構圖
圖3- 28 設定GPS連接埠並啟動GPS
圖3- 29 GPS轉換程式
圖3- 30 為GPS所接收到的訊息
圖3- 31 HM55B晶片
圖3- 32 Basic Stamp 晶片
圖3- 33 HM55B 原理示意圖
圖3- 34 HM55B 與Basic Stamp 接線圖
圖3- 35 電子羅盤模板
圖3- 36 設定連接電子羅盤連接埠
圖3- 37 角度與方位的對照圖
圖3- 38 使用者端與電子羅盤之間的溝通流程
圖3- 39 系統執行角度判斷程序
圖3- 40 Google Map向量地圖
圖3- 41 Google Maps衛星圖
圖3- 42 Google Maps地形圖
圖3- 43 Google Maps街景圖
圖3- 44 Google街景車
圖3- 45 手機版的Google Maps服務
圖3- 46 Google Maps路線規劃作
圖3- 47 使用Google Maps查詢目前位置
圖3- 48 Google Maps 執行程式
圖3- 49 (a)為RCX,(b)為NXT
圖3- 50 VPL 操作畫面
圖3- 51 VSE 模擬畫面
圖3- 52 遠端與NXT溝通流程圖
圖3- 53 啟動NXT 程式碼
圖3- 54 機器人行進操作程式
圖3- 55 NXT與使用者端的溝通流程
圖3- 56 NXT移動相對程式碼
圖3- 57 拖車型機器人
圖3- 58 實體遠端受控載具
圖3- 59 (a)(b)為可360度旋轉的後輪;(c)馬達前置;(d)為預留空間置放元件
圖4- 1 系統流程圖
圖4- 2 使用端系統配置圖
圖4- 3 被控端(遠端)系統配置圖
圖4- 4 程式啟動畫面
圖4- 5 (a)被控端(遠端)監聽中;(b)和使用者端連線
圖4- 6 成功與被控端(遠端)建立連線
圖4- 7 (a) (b)機器人轉彎示意圖;(c)(d)為機器人轉彎的示意圖
圖4- 8 開始接收GPS訊號
圖4- 9 使用者接收GPS座標及電子羅盤
圖4- 10 將所接收到的畫面排列
圖4- 11 Google Maps目前位置圖(向量地圖)
圖4- 12 Google Maps目前位置圖(衛星地圖)
圖4- 13 目前行進方位


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