第四章   人机工程设计 17

4.1  功能介绍 17

4.2  工程框架 18

4.3 工程流程 19

4.4  单元解析 20

4.4.1  控制信息、视频、音频处理单元 20

4.4.2  紧急情况警告与处理单元 22

4.4.3  用户体验优化单元 23

4.4.4  导航单元 25

4.4.5  机器人模型在虚拟三维场景内漫游单元 26

第五章   实验 28

5.1  控制、视频、音频采集实验 28

5.2  紧急情况警告实验 29

5.3  运动控制和用户体验优化实验 30

5.4  机器人模型在虚拟三维场景内漫游实验 32

第一章   绪论

1.1  课题研究背景

现代电子技术、计算机技术、人工智能技术、模式识别技术、自动控制技术的飞速发展，促进了机器人技术的发展[1]。如今，机器人技术不但应用于军事领域，在交通管制、医疗诊断、海洋测量、机械故障诊断、气象观测、资源勘探、工业自动控制、地形地貌分析等民用领域也有着广泛的应用[2]。

移动机器人作为机器人的一个重要分支，近年来一直是各国科学家的研究热点。在移动机器人的自主研究中，环境感知、碰撞检测、最优规划等关键技术一直存在瓶颈，无法突破[3]。事实上，单纯的依靠机器人的智能实现这些功能是非常困难的。良好的人机交互为解决这些难题提供了一个可行方案。因为，人的分析、决策能力是机器人无法比拟的。所以，由人来帮助机器人进行分析和判断可以有效的提高机器人智能[4,5]。当有人的智能加入到机器人行为的控制中时，机器人系统比无人条件下具有更强的容错性，运行起来也更为高效。正是基于这一点，许多计算机学者认为，目前移动机器人的研究重心应该是人机交互方式的优化 [6]

移动机器人与传统工业机器人有着很大的差异性。传统工业机器人，比如多关节机械手臂，工作方式单一，工作环境固定，主要用途是代替人类进行进行大量重复作业。与传统的工业机器人相比，移动机器人的操作人员可能是没有经过专门培训的普通人。此外，移动机器人工作的环境和担负的任务更加灵活多变，重复性的成分减少。而且，移动机器人需要操作人员介入的时间较长，与人的关系更加紧密。因此，与传统工业机器人的人机交互系统相比，移动机器人的人机交互系统应更加容易学习，界面更加友好，操作更加便捷。目前大部分的移动机器人的人机交互系统均脱胎于传统工业机器人的人机交互系统[7]，并不能达到这些要求。所以，移动机器人人机交互系统研究具有重要意义。

总之，当下移动机器人技术的发展迅猛。而移动机器人在完全自主方向上障碍重重，人机交互的优化是良好的替代方案。移动机器人自身的特点对其人机交互系统提出了更高的要求。如今大部分移动机器人的人机交互系统不能很好的满足这些要求。所以，目前，对移动机器人的人机交互系统的研究便显得尤为重要。

1.2  国内外研究现状