西北民族大學(xué)電氣工程學(xué)院 李培森 孫 劍 洪淼淼

智能探測(cè)技術(shù)在VR中的應(yīng)用

西北民族大學(xué)電氣工程學(xué)院 李培森 孫 劍 洪淼淼

2016年被稱為“VR元年”，在“互聯(lián)網(wǎng)+”的時(shí)代，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開始迅速發(fā)展，各個(gè)領(lǐng)域開始迅速涌進(jìn)，如今智能探測(cè)技術(shù)在現(xiàn)在已經(jīng)相對(duì)成熟，而在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用還相對(duì)比較薄弱。本文主要對(duì)智能探測(cè)技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)結(jié)合的研究，智能探測(cè)機(jī)器人檢測(cè)環(huán)境的溫度、濕度、圖像等信息，通過無線收發(fā)裝置發(fā)送到移動(dòng)端進(jìn)行信息處理結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)使接收者感覺到身處其中，并且可以通過移動(dòng)終端發(fā)送指令控制機(jī)器人達(dá)到完全“身臨其境”的感覺。

智能探測(cè)技術(shù)；VR技術(shù)；圖像傳輸

0.引言

在當(dāng)今科學(xué)技術(shù)發(fā)達(dá)的社會(huì)，人類對(duì)外界事物的探索也越來越深入，智能的探測(cè)機(jī)器人取代人類承擔(dān)了更多危險(xiǎn)和細(xì)致的任務(wù)，本文設(shè)計(jì)了一款智能探測(cè)機(jī)器人，主要用于一些惡劣環(huán)境的溫度、濕度、圖像進(jìn)行采集，通過無線模塊進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)到移動(dòng)終端，移動(dòng)終端對(duì)數(shù)據(jù)處理，結(jié)合VR設(shè)備進(jìn)行感知，控制者可以通過移動(dòng)終端的重力感應(yīng)對(duì)智能探測(cè)機(jī)器人進(jìn)行移動(dòng)控制，環(huán)境數(shù)據(jù)和圖像實(shí)時(shí)反饋到移動(dòng)終端，實(shí)現(xiàn)了控制者“身臨其境”。

1.系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)硬件組成

本設(shè)計(jì)由數(shù)據(jù)采集部分、無線收發(fā)裝置與移動(dòng)終端三部分組成。數(shù)據(jù)采集部分主要由溫度傳感器、煙霧傳感器和攝像頭等組成，無線收發(fā)裝置采用WiFi模塊，移動(dòng)終端載有軟件對(duì)接收?qǐng)D像進(jìn)行處理和發(fā)送命令對(duì)機(jī)器人進(jìn)行控制，通過佩戴VR設(shè)備實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)框圖如圖1所示。

1.2 系統(tǒng)工作原理

智能探測(cè)機(jī)器人采用STM32為主控芯片，確定溫度傳感器、煙霧傳感器以及攝像頭等電子元器件的裝配，檢查WiFi模塊工作情況，使移動(dòng)終端連接上智能探測(cè)機(jī)器人的無線局域網(wǎng)，打開編寫好的進(jìn)行圖像處理和控制的軟件，佩戴VR設(shè)備，觀察者通過軟件使用移動(dòng)終端的重力感應(yīng)系統(tǒng)控制智能探測(cè)機(jī)器人的前后移動(dòng)和轉(zhuǎn)向，實(shí)時(shí)返回移動(dòng)后的環(huán)境數(shù)據(jù)和圖像，處理后觀測(cè)使人感覺到就在探測(cè)環(huán)境現(xiàn)場(chǎng)。

2.硬件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 硬件電路設(shè)計(jì)

考慮到需要進(jìn)行數(shù)據(jù)采集以及圖像傳輸所以采用STM32為主控芯片，其數(shù)據(jù)處理速度快，功耗低滿足，數(shù)據(jù)采集模塊采用溫度傳感器、濕度傳感器以及攝像頭等元件，無線收發(fā)裝置使用WiFi模塊，移動(dòng)控制終端采用手機(jī)及VR設(shè)備，模塊結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

2.2 主控芯片及無線模塊

使用STM32系列芯片，外圍模塊豐富，處理速度極快，能夠嵌入系統(tǒng)配合無線模塊使用傳輸大量圖像信息，由于圖像數(shù)據(jù)較大，WiFi模塊數(shù)據(jù)傳輸只能在一定的區(qū)間內(nèi)可以使用，如果技術(shù)要求更高可以使用無人機(jī)圖傳系統(tǒng)。

2.3 接收及控制終端

接收終端可以使用手機(jī)或者其他板卡嵌入安卓系統(tǒng)，連接上WiFi模塊所發(fā)出的WLAN，打開移動(dòng)終端上的軟件，接收采集模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)及圖像，軟件將數(shù)據(jù)處理成VR設(shè)備匹配的格式，VR設(shè)備采用市場(chǎng)上的VR眼鏡直接使用，控制者就可以直接感知到虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，通過移動(dòng)終端直接控制探測(cè)機(jī)器人的移動(dòng)狀態(tài)，全方位融入探測(cè)環(huán)境，更為細(xì)膩直觀的感知環(huán)境。

圖1 系統(tǒng)框圖

圖2 模塊結(jié)構(gòu)圖

3.軟件設(shè)計(jì)

智能探測(cè)機(jī)器人主控芯片程序循環(huán)檢測(cè)環(huán)境因素及控制機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)，不停監(jiān)測(cè)是否有控制命令控制其前后移動(dòng)和轉(zhuǎn)向，攝像頭進(jìn)行圖像采集并直接連接WiFi模塊，移動(dòng)終端在同一WLAN下通過訪問圖像固定IP使之接收到圖像信息，移動(dòng)終端的軟件是基于安卓操作系統(tǒng)的使用Java語言設(shè)計(jì)的，使用接口將接收到的圖像數(shù)據(jù)處理成VR視頻格式，直接使用VR設(shè)備實(shí)時(shí)觀測(cè)。移動(dòng)終端軟件設(shè)計(jì)訪問陀螺儀，當(dāng)戴上VR設(shè)備時(shí)通過陀螺儀參數(shù)變化發(fā)送命令控制機(jī)器人的移動(dòng)和轉(zhuǎn)向，變換角度等操作，實(shí)現(xiàn)“現(xiàn)場(chǎng)”動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

4.結(jié)論

（1）本設(shè)計(jì)的研究主要將智能探測(cè)技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)結(jié)合，控制者可以直接對(duì)另一場(chǎng)所的感知和監(jiān)測(cè)。

（2）通過無線WiFi模塊進(jìn)行圖像實(shí)時(shí)傳輸，滿足大量數(shù)據(jù)的傳輸，在后期設(shè)計(jì)可以使用互聯(lián)網(wǎng)解決WiFi傳輸距離限制。

（3）可以廣泛用于一定范圍內(nèi)的危險(xiǎn)作業(yè)和高精度作業(yè)，避免人受到傷害，具有很高的市場(chǎng)前景和應(yīng)用價(jià)值。

[1]仲隆健,趙宇萌,刁振霖,張國恒．一種排爆作戰(zhàn)一體化機(jī)器人的設(shè)計(jì)[J]．西北民族大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2015(04):10-13+41．

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Application of intelligent detection technology in VR

Li Pei-sen，Sun jian，Hong miao-miao
（School of Electrical Engineering，Northwest University for Nationalities，Lanzhou，730124，China）

in 2016，known as the"VR year"，in the era of"Internet +"，virtual reality technology has been rapid development in various felds，And the smart detection technology has been relatively mature，but this technology in the feld of virtual reality technology is relatively weak.This paper focuses on the research of intelligent detection technology and virtual reality with the detection of temperature and humidity，and the image information of the environment.By sending a wireless transceiver to the mobile terminal information processing based on virtual reality technology to receive people feel living in them，and can use the mobile terminal to send commands to control the robot to make user feel personally on the scene.

Intelligent detection technology；VR technology；Image transmission

李培森（1994—），男，四川巴中人，現(xiàn)就讀于西北民族大學(xué)電氣工程學(xué)院2014級(jí)電子信息工程專業(yè)。

西北民族大學(xué)國家大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目資助（項(xiàng)目編號(hào)：201610742085）。