第4期 2017年4月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2017)04010304
DOI : 10. 13462/j. cnki. mmtamt. 2017. 04. 026
一种跨平台多通道人机交互控制系统设计
樊嘉欣，丑武胜，汪名飞
（北京航空航天大学机械工程及自动化学院机器人研究所，北京
100191)
No.4 Apr.2017
摘要：针对一种核环境移动机器人控制的特殊需求，在分析了ROS系统架构后，提出了ROS机器人应用程序的基本架构，基于此架构设计了基于Linux和Windows系统跨平台多通道遥操作交互控制系统。实现了对机器人作业机械臂带力反馈的主从控制，对移动底盘的自主控制、手动控制、语音控
制。详细说明了交互系统的设计实现过程
遵过对客户端系统机器人交互模型的正确性和服务器
端系统正确性进行了仿真验证，最后通过综合实
实验证明整个交互系统的正确性和友好性，结采表明
操作者可通过本地澄染的虚拟场景和远端机器人反馈的多路视频信息和机器人本体的状态信息对
机器人工作状态做出正确判断和新的规划，很好地完成作业任务关键词：移动机器人；ROS；多通道；跨平台；仿真环境；人机交互
中图分类号：TH166;TG659
文献标识码：A
The Design of One Cross-platform Multimodal Interactive Control System
FAN Jia-xin, CHOU Wu-sheng, WANG Ming-fei
( Robotics Institute, School of Mechanical Engineering and Automation, Beihang University , Beijing 100191, China)
Abstract : In consideration of the special requirements of controlling the mobile robot working in nuclear en vironment, after analyzed the architecture of ROS and coming up with the structure of robot application of ROS, we designed a Multimodal human-computer interaction system which was cross-platform for the mo-bile robot. We achieved the success of the master-slave control along with feedback force for the working manipulator, the success of the multimodal control, such as autonomous control,manual control,voice con-trol, for the mobile base. First we described the development of this control system on detail, then we tested the correctness of the robot model in ROS of client and the program of server, finally we verified the cor-rectness and friendliness of the whole interface system. The results showed that the operator can make wise decision and new plan to finish the work excellently through the virtual sense and the video retrieving from the working sense of the remote robot along with the internal status information itself.
Key words: mobile robot; ROS; multimodal; cross-platform; simulation environment; HCI
引言 0
本文旨在设计一种适用于核环境下移动救援机器人的交互控制系统，受限于目前移动机器人的智能化水平限制，能在核环境下完全自主工作的移动救援机器人实现起来非常困难，本文采用直接控制式"的机器人遥操作方式来实现对敦援机器人的控制。将整个救援机器人控制系统划分为客户端和服务器端，进行独立设计。服务器程序是在Windows平台使用VC6.0 集成开发环境设计。客户端程序是基于Linux上的 ROS开发，ROS是机器人操作系统（robotoperatingsys-tem)的简称，提供类似操作系统的功能，比如硬件抽象、底层10控制、进程间通信、文件管理等功能，并提
收稿日期：20160620；修回日期：20160725
供了相当丰富的优秀算法库。ROS提供了一个机器人编程框架，目前仅支持类Unix操作系统，ROS所有的软件在Ubuntu系统上能得到非常好的支持[23]。为开发交互式的机器人控制系统，之前的工作大都基于基本的图形库，如OpenGL等按照计算机图形学基本规则建立可视化场景，这种工作方式效率较低。本文结合ROS系统提供的可视化功能和ROS简单易用的特性来设计客户端系统
本文先对ROS计算图级的概念进行分析，提出基于ROS的机器人应用程序的基本框架。在这种框架下，开发移动机器人的客户端交互系统：在Windows平台开发服务器端程序。以实现一种简单和交互友好的核环境移动机器人交互控制系统。
作者简介：樊嘉欣（1991—），男，甘肃庆阳人，北京航空航天大学硕士研究生，研究方向为机器人交互控制技术，（E-mail)13241305893@163
com；五武胜(1969一），男，北京航空航天大学款授，博士研究生导师，研究领域为被人式机电控制技术、网络控制系统以及机器人技术，(E mail) wschou@ baa. edu. cn
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