论文总字数：23288字

摘 要

救援机器人是近几年来备受关注的一种机器人类型，随着自然灾害如地震、海啸的频发，救援机器人在灾后的救援工作中正在扮演着越来越重要的角色。而人机交互界面在整个救援机器人的研究过程中，也显得愈加重要。

本文主要对救援机器人的操控系统的人机交互模块设计与实现进行研究。设计出一个良好的人机交互软件可以大大提升操作人员的工作效率，为机器人的相关数据显示以及操作指令的输入，带来极大的方便。

本文的主要内容如下：首先，通过人机交互的相关要求，对整个人机交互界面做了模块化处理，分为信息显示以及操控两个部分，两个部分共同组成了救援机器人的人机交互界面。其次对于该两个部分，进行需求分析后，分别进行设计及实现，并进行有机地整合。在整个过程中，体现了人机交互界面简洁实用、友好性强的特点。再次，将可实现的人机交互界面由Windows平台移植到安卓平台上，实现了跨平台开发。最后，对该软件与机器人相连接进行了测试，结果表明，该客户端能够实现相关功能。

关键词：救援机器人, 人机交互, 信息显示, 跨平台

Abstract

The rescue robot is a type of robot has attracted much attention in recent years, with the frequent natural disasters such as earthquake, tsunami, rescue robots play an increasingly important role in disaster relief work. And the human-computer interaction interface is becoming more and more important in the research process of the whole rescue robot.

The design and implementation of the human-computer interaction module of the control system of the rescue robot are mainly studied in this paper. Designing a good human-computer interaction interface can greatly improve the efficiency of the operator, and it will bring great convenience for the display of the relevant data and the input of operation instructions.

The main contents of this paper are as follows: firstly, through the relevant requirements of information display, the man-machine interface was modularized, divided into two parts: information display and control module, two common components of the rescue robot information display interface. Secondly, after the demand analysis of the two parts, we design and implement them separately, and integrate them organically. In the whole process, the human-computer interaction interface is simple, practical and friendly. Thirdly, the information display interface can be ported from Windows platform to Android platform, and cross platform development is realized. Finally, the software is connected with the robot and tested. The result shows that the client can realize the related functions.

Key words： Rescue Robot, human-computer interaction,

information display, cross-platform

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 选题背景和意义 1

1.2 相关内容的研究现状 1

1.2.1 救援机器人的研究现状 1

1.2.2 人机交互技术的研究现状 2

1.3 本文主要工作和结构安排 3

第二章 人机交互模块的设计框架 4

2.1 救援机器人监控平台系统结构 4

2.2 救援机器人无线通信模块 6

2.3 人机交互模块的设计理念和框架 7

2.4 Qt简介 9

2.5 本章小结 9

第三章 显示部分设计 10

3.1 显示部分需求分析 10

3.2 救援机器人传感器信息特点 12

3.2.1 CO₂传感器 12

3.2.2 温度传感器 13

3.3 摄像头视频传输特点 14

3.4 救援机器人数据库设计 15

3.5 本章小结 16

第四章 操控部分设计 16

4.1 操控部分需求分析 16

4.2 机械臂建模 16

4.3 操控部分设计 18

4.4 本章小结 19

第五章 人机交互模块的跨平台实现 20

5.1 跨平台开发技术及其意义 20

5.2 人机交互模块在windows平台上的实现 21

5.3 人机交互模块在安卓平台上的实现 22

5.4 本章小结 23

第六章 总结与展望 23

6.1 工作总结 24

6.2 展望 24

致谢 24

参考文献 25

绪论

选题背景和意义

进入二十一世纪以来，科学技术的发展明显加快了脚步，人类也在通过相关科学技术提升自己的生活水平，可在相关自然灾害面前，人类依旧显得十分渺小。面对地震、海啸等突发性自然灾害，目前尚没有足够成熟的技术去预测它们的发生，而一旦发生类似的自然灾害，对人们的生命财产安全都会造成毁灭性的打击。除了自然灾害以外，近些年来例如恐怖活动、核泄漏、局部战争等人为灾害发生的频率也有所增加。而当以上这些灾难发生以后，如何去对幸存者进行搜救就成了最重要的事情。

通常来说，受灾人员能够存活的几率随着灾难发生时间的增长而递减，在灾难发生的72小时内，灾民的存活率极高，这也就是俗称的“黄金72小时”，而一旦超出72小时，灾民也就很难获得生还。灾难发生以后，受灾地区的地形可能会发生一定的变化，所在地区的建筑物可能也会产生大面积坍塌，这样复杂并且十分危险的环境不仅对幸存者和搜救人员的人身安全造成了一定的威胁，还会严重降低救援效率，可能会导致错过最佳救援时机。

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