1 前言
水下机器人大体可以分为两种，一种载人式机器人，还有一种无人遥控式机器人，无人的水下机器人也可称为无人遥控潜水器，是用于水下的极限作业机器人。载人式面临着成本和安全风险问题，因此无人式的潜水器无疑有着更好的发展。无人遥控潜水器又可以分为:有缆遥控（remotely operated vehicle, ROV）和无缆遥控（autonomous underwater vehicle, AUV）两种类型。两种机器人在各个国家都同时在被开发着，各有所长，各有所短。ROV：实时性高，在水面操作人员可以实时通过电缆观察到水下环境并遥控操作，对机器智能要求不高，缺点也很明显，活动范围受到约束。AUV相比之下则是没有了电缆约束，活动范围大，不受母船制约。美中不足的是对机器智能要求较高，技术难度较大，目前只用于简单的水下探测作业。本文采用ROV控制的水下机器人，同时决定采用树莓派和QT分别作为下位机和上位机来实现机器人的控制系统。树莓派作为水下机器人的控制系统，实现数据的接受和发送，接受各个传感器的数据。[1]QT上位机则接受树莓派发送和接收的数据并展示出来[2-5]。
2、QT搭建上位机实验系统案例
在本文的教学UI设计中，根据我们的设计需求，我们设计的显示功能需要展示温湿度，超声波，红外线，摄像头和ROV动力系统的展示，在最开始的设想中我们还会添加转向动力控制系统，既可以控制ROV的3个水下自由度的转向，不过最终由于设计的困难过大，所以进行了取舍，不过我们的ROV的整体展示水平还是非常高的。程序设定的界面控制系统图在经过了几个版本的修改之后，最终呈现[6-8]。
图1 QT上位机界面的设计图
如图1，这是程序设定的界面控制系统图，根据本次课题的功能需求，上位机需要实现功能是连接到下位机，即树莓派进行数据的发送以及一些必要指令的下发，由功能决定本次课题的架构设计。首先是连接设计，需要知道IP，端口以及一个连接按钮。本文分别使用了两个标签和两个对话框以及一个按钮。当我们将我们的界面设计完成以后，剩下的就是我们的程序实现了。依旧是我们的思路剖析。
（1）客户端的实现。
上位机本质是作为客户端，树莓派作为服务器，服务分发数据，客户端接受数据，那么实现方式首先是在知道IP和端口地址的情况下利用网络套接字创建客户端，首先实现两个的互相联通。
然后在界面之中就是当输入IP地址和端口号以后，按下连接按键，连接按键标签显示变成断开，之后灯会变亮，提示我们已经连接成功。当在按下断开，断开标签变成连接，之后灯又变暗，提示我们断开。
（2）数字数据的收发
树莓派在TCP连接下，会向客户端不断发送它从芯片中接收到的数据，在实现连接以后最开始要做的就是要去解析数据，将数据分成温湿度，红外线和超声波，并在相应对话框中显示出来，本次课题暂时没有设置清除，也就是断开以后的数据是会被保留下来显示的，在下次连接的时候才会进行刷新。
（3）图像数据的接发
图像数据是单独采用UDP进行数据的接收的，因此需要重新编写UDP客户端，本次课题采用线程的方式开启客户端，保证各个数据之间不会受到影响，然后将从服务器上所接受到的数据进行一个解析，即完成了图像显示。在完成这些工作以后，程序框架思路基本就已经出来了剩下的就是具体逻辑代码的书写了。
3 结语
本文以软件教学实验平台逻辑思路阐述为主，首先介绍了上位机采用QT进行上位机开发的一个优势性，阐明课题选用QT的创新价值，同时介绍了QT的功能和实现界面一些重要机制，最后将本次程序的整个代码的实现思路都进行了一个阐述，理清我们的代码思路，从而实现整个上位机的设计，从而辅助课堂教学。
参考文献：
[1] 徐鹏飞 马利斌 王磊.“海筝Ⅱ型'遥控自治水下机器人的研制与应用[J.中国科技成果,2012(20): 36-39.
[2] 王磊 杨申申 徐鹏飞. 一种新型水下机器人的研究与开发[M]. 中国造船，2010-3, 51: 122-130.
[3] 王瑶 徐腾飞 胡震.“海筝Ⅱ型″遥控自治水下机器人的运动控制研究.舰船电子工程, 2014, 34: 56-61.
[4] 胡学霞 胡震 刘正元. 一种新型水下机器人呢HROV及其关键技术综述[J]. 海 洋工程，2006, 24(3): 22-24.
[5] 蒋新松 封锡盛 王棣棠.水下机器人[M].沈阳:辽宁科学技术出版社, 2000[s]曹晓霖.水下无人航行器及其路径规划技术的发展现状与趋势.电子世界，2014,118-119
[6] 陈根. 互联网+智能家居[M]. 北京：机械工业出版社，2015.2: 24-32.
[7] 于华南. 开架式水下机器人辨识与控制技术研究:[博士学位论文].哈尔滨:船舶与 海 洋结枃物设计制造,2003.
[8] T. Murashima, : Nakajoh, H. Yoshida. The Devel-opment and Sea Trialof KAlK07000[C], Proceedingsof the Fifteenth Internat ional Offshoreand Polar Engi-neering Conference, 2005: 234-239.
作者简介：郭龙川，博士，男，杭州人，现任教于杭州电子科技大学
