基于Arduino的移动机器人图像采集与通信系统设计
文献综述
摘 要： 随着时代的发展，人们越来越注重智能机器人的开发，希望其能代替人进行工作，比如远程对大棚内作物进行监控和图像采集，但要做到像人一样自主工作，那么就需要其具有人一样的感知并能对相应的感知做出相应的反应，而实现像人一样感知中最重要的部分之一就是对图像的采集处理及传输。嵌入式的图像采集与无线传输系统设计是以单片机为主要的控制核心，通过摄像头采集图像信息，同时将采集到的视频信息传递给搭载的控制器进行处理，处理后通过局域网进行无线传输，这就实现了图像采集与无线传输，进而就可以实现远程控制与分析。
该设计是基于Arduino和Python的移动机器人图像采集与通信系统，初步研究了基于CMOS摄像头的移动机器人图像采集系统、基于ESP32的通信系统和基于Python开发的上位机。内容主要包括：
首先以Arduino UNO所搭载的ATmega328P芯片作为舵机驱动的控制核心，选用两个TS90A舵机实现两自由度的摄像头云台，选用COMS摄像头OV2640作为图像数据采集传感器，选用ESP32 WiFi模块作为处理图像数据采集及存储和数据传输的模块，设计出图像采集和通信的外围电路及硬件系统，并设计出实现图像采集及存储和舵机驱动的软件。
最后利用PyQt5提供的控件编写上位机UI交互界面，通过UDP传输协议实现局域网内无线数据传输，从而实现远程操控舵机和将采集到的图像存储至Micro SD卡中等功能。
关键词：Arduino；Python；ESP32；图像采集；无线传输
1.1课题研究背景
我国作为农业大国，农业经济依然在国民经济中占据较大比重，目前我国农业自动化基本为机械自动化，随着物联网等技术的不断发展，农业自动化将更加普及呈现良好的发展态势。与此同时，受限于我国各地农业生产中经济条件、地形条件等因素，想要实现大规模基于信息技术的农业自动化还有很长的一段路要走[1,2]。
目前在农业领域，远程视频传输系统能够对农作物长势和病虫害防治提供充分的远程监控和分析条件，有助于保障农作物安全；在林业领域，远程视频传输系统能够监控树木长势和病虫害防治，以及预防监测火灾风险；在工业领域，远程视频传输系统能够起到安防监控、保障生产物料和工作人员人身安全的作用。2020年5月工信部发布的《关于深入推进移动物联网全面发展的通知》中就定下了推动2G/3G物联网业务迁移转网，建立NB-IOT/4G/5G协同发展的移动物联网综合生态体系，在深化4G网络覆盖、加快5G网络建设等基础上，以NB-IOT满足大部分低速率场景需求，以LTE-Cat 1满足中等速率物联需求和语音需求，以5G技术满足更高速率和低时延联网需求的目标[3]。
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