移动探测机器人通常需要进入到未知的危险环境中,代替人类执行相关侦察或探测任务。相关操作人员可通过人机交互接口实时获取到机器人工作状态及周边环境信息,并远程控制该机器人完成采样、侦察、应急处置等任务。本文针对危险环境中的小型移动探测机器人的运动及监控系统展开了一系列相应的理论和实验研究。本文首先分析了国内外移动探测机器人的发展现状以及目前尚存在的问题。在此基础上,本文根据小型移动探测机器人的设计需求和工作特点,设计了一款小型移动探测机器人。该小型移动探测机器人采用履带-导臂式的运动结构,能够适应沙土、碎石、雪地及瓦砾等地面环境,可攀爬不超过45度的楼梯或斜坡,具有较强的地面适应能力。该机器人采用监控级、装置级、驱动级的三层控制体系结构,各层级间协调工作。监控级提供了遥操作控制箱、移动智能终端等多种人机交互平台,操作人员可通过多终端实现对移动机器人的远程控制。移动探测机器人系统对稳定可靠的视频传输有着较高的需求,因此本文设计了一种基于RTP实时流的视频传输框架,综合考虑了视频的采集、压缩以及传输等多个环节。视频的压缩采用高压缩率的H.264格式,通过开源编码器X264输出压缩后的标准H.264码流,实验表明压缩码流能够在提供较好的视频质量的同时保证较小的码率。压缩后的视频数据通过RTP协议进行打包传输,并结合RTCP协议提供的端到端反馈信息实现自适应的网络传输控制,实验表明该视频传输框架具有较好的QoS。随着多媒体、网络以及移动智能终端技术的兴起和发展,人们越来越倾向于采用移动终端来完成一些视频监控、远程操作等工作。移动探测机器人的监控系统与移动智能终端的相结合,可以带来更好的灵活性,且相较于传统的机器人人机交互平台,具有着容易维护、便于携带等优点。本文设计了一种移动探测机器人主从式视频监控系统。该监控系统采用C/S(Client/Server)架构,以机器人的遥操作控制箱作为服务端,Android移动平板作为客户端,服务器和客户端的协同工作可满足移动机器人多终端监控的情景需求。移动探测机器人可能需要进入到相对危险的环境中实施探测任务,火场环境就是其中相对常见的一种。考虑到机器人自身的防护问题,在进入到可能存在火情的环境时,移动机器人一方面需要及时发现火情以提醒操作人员,另一方面需要规避火焰燃烧区域以保护机体安全,因此危险环境中的移动机器人具备火焰检测功能有着其必要性。本文设计了一种基于机器人视觉特征的火焰检测方法,从机器人视觉信息中提取相关有效特征信息,并根据机器人携带的视觉传感器的种类和机器人当前的运动状态采取不同的火焰检测策略。