基于树莓派的实时视频监控机器人设计

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摘要：摘要：该文基于树莓派设计了一款实时视频监控机器人。该机器人的设计包括主控模块、驱动模块、避障模块、实时监控模块和目标检测模块，实现了实时视频监控、自动循迹避障、Wi-Fi控制行驶、车牌检测等功能。测试结果表明该机器人具有较好的遥控和避障性能，目

　　摘要：该文基于树莓派设计了一款实时视频监控机器人。该机器人的设计包括主控模块、驱动模块、避障模块、实时监控模块和目标检测模块，实现了实时视频监控、自动循迹避障、Wi-Fi控制行驶、车牌检测等功能。测试结果表明该机器人具有较好的遥控和避障性能，目标检测的准确率较高，能较好地实现人机交互，且整个操作简单易控。

　　关键词：树莓派;实时监控;自动避障;目标检测

　　0 引 言

　　随着科技的进步，人工智能越来越受到人们的关注，各种智能化设备逐渐替代人工操作。机器人是由信息采集、数据分析、命令执行等部分构成的综合系统[1]。机器人技术的不斷发展使得其使用范围逐步扩大，不仅在工业、农业、服务业等行业中应用广泛，同时，在救灾抢险、工程勘探、军事排查等领域也发挥着极其重要的作用[2]。

　　目前，通过Arduino和树莓派(Raspberry Pi，RPi)等开源硬件和传感器，即可对机器人进行快速开发[3]。由于Arduino和RPi平台的开源性，可以在该平台上实现软件和硬件的开发。由于Arduino和RPi丰富的硬件接口为二次开发提供了便利条件，可以通过USB接口将Arduino本身自带的Bootloader程序下载至开发板，该功能使修改、开发程序的操作更加容易。RPi可视为一个微型计算机，其具有更为复杂的功能，例如，网络通信。RPi的处理器是ARM架构，可直接在本地编程、编译、运行程序，若要在原有程序中添加或删除某项功能，或从当前任务切换到另一个新任务时不需要重新烧写程序。RPi不仅可以通过输入输出来控制外部设备，而且还可以通过Wi-Fi实现远程控制。树莓派采用C语言和Python等多种语言编写，相较于其他语言，Python和C语言的使用更加广泛，受益人群更多。

　　本文设计了一款由上位机控制的实时视频监控智能机器人，能够实现实时视频监控、自动循迹避障、Wi-Fi控制行驶、车牌检测等功能，最后将实时监控采集到的视频图像传输到终端设备并进行感兴趣区域的检测。

　　1 项目设计方案

　　基于RPi的实时视频监控机器人由主控模块、驱动模块、避障模块、实时监控模块、检测模块组成。该项目中RPi控制电机驱动模块，使机器人能够实现全方位移动。超声波测距是自动避障的基础。Wi-Fi控制是机器人与上位机之间的纽带，用来传递指令信息。最终将采集到的视频数据通过虚拟网络控制台(Virtual Network Console，VNC)传送回终端设备，并对视频图像进行检测获取我们需要的感兴趣区域。

　　1.1 主控模块

　　主控模块是实时视频监控机器人的核心，其作用是协调控制机器人所有功能的实现和运行[4]。本设计选用RPi 3B+作为控制板。RPi 3B+通过TB6612FNG芯片控制驱动模块，使得机器人能够实现全方向移动。RPi 3B+包含64位处理器和1 GB内存，其中处理器的主频为1.2 GHz。该主板内置的Wi-Fi模块是它最显著的特点，可以更加方便地进行联网操作，从而使得机器人提高了监控路线无线传输至智能手机或显示器等终端的效率，并且带有视频、音频等一系列的输入输出接口，性能优越，成本低，安装便利。

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