多功能救援机器人

多功能救援机器人

中国在十一五期间，已经将“废墟搜索与辅助救援机器人”项目列入国家863重点项目，由中科院沈阳自动化所机器人学国家重点实验室与中国地震应急搜救中心联合承

担研制，并成功研制出“废墟可形变搜救机器人、机器人化生命探测仪、旋翼无人机”三款机器人。这三款机器人曾经被国家地震局评为十一五以来最具应用实效的10项科技成果之一。日本一些科学家研制出一种可以在废墟中爬行的机器人，他们可以承担营救被困于地震废墟中的幸存者重任。但是目前市场上救援机器人适用性单一，造价不菲。

本文将提出一种多功能救援机器人，可应用于火灾，地震，森林搜救等场景，采用自动控制和手动控制两种方式，实现无线数据传输，生命信息定位等功能。多功能救援机器人以履带作为骨架，兼以80c51单片机的主控系统，结合无线视频传输、生命信息及时定位等技术，实现对事故现场环境的检测。

同时，多功能救援机器人利用各种传感器，如温度传感器、气体浓度传感器、超声波传感器、红外传感器等，经过数据采集数据处理和数据输出，完成对事故现场环境检测如温度、湿度二氧化碳浓度的采集。可通过无线技术与移动设

备连接，实现手动控制和自动控制，更加具有实用性、灵活性，更加人性化、智能化。

多功能机器人应用范围广，可广泛用于火灾、地震、森林搜救等多种场景。

系统整体设计包括以下结构

1、MCU芯片采用加强型51单片机STC12C5A60S2单片机，除了具有52单片机的全部功能外，还有丰富的外设，包括3个时钟输出口，外部中断I/O口7路，传统的下降沿中断或电平触发中断，并新增支持上升沿中断的PCA模块，power down模式可由外部中断唤醒，有两路PWM，A/D转换。

2、循迹模块采用四只TRCT红外对管，分别置于小车车身前轨道的两侧，根据两只光电开关接受到白线与黑线的情况来控制小车转向来调整车向。

3、由于进入障碍区之后，只要判断小车的前方和偏左方向有无障碍即可，所以障碍物的检测采用反射式光电传感器。

4、电机驱动模块使用功率三极管作为功率放大器的输出控制直流电机。线性型驱动的电路结构简单原理简单，成本低，加速能力强，但是功率损耗大，发热厉害，因此采用l298专用芯片。用单片机控制占空比即可调的PWM波，从而精确控制电机的转速。内置电路效率高。

5、图像传输采用路由器挂载摄像头的方式，使图像可

以实时传输到上位机，图像质量清晰。

6、数据采集模块基于多种传感器：光强、气体、温度、空气湿度等多种传感器对陌生环境或者人不能到达的地区

进行实地勘察测量，实时传回数据。

7、通过3组电池分别给单片机、直流电机、舵机和路

由器供电。

在单片机控制系统中，大体上可分为数据处理、过程控制两个基本类型。数据处理包括：数据的采集、数字滤波、标度变换等。过程控制程序主要是使单片机按一定的方法进行计算，然后在输出，以便控制生产。为了完成以上任务，在进行软件设计时，通常把整个过程分成若干过部分，每个部分叫做一个模块。所谓模块实质上就是所完成一定功能，相对独立的程序段，这种程序设计方法就叫模块程序设计法。模块化设计的优点在于（1）单个模块比起一个完整的程序

易编写及调试。（2）模块可以共存，一个模块可以被多个任务在不同的条件下调用；（3）模块程序允许设计者分割任务和利用已有的程序，为设计者提供方便。本系统软件采用模块化结构，由主程序、定时子程序、避障子程序、中断子程序、显示子程序、调速子程序、算法子程序构成。

第一作者：姓名：汪航超，性别：男，出生日期：1995.2.10，院系：郑州大学电气工程。

第二作者：姓名：李凯乐，性别：男，出生日期：19910608，院系：郑州大学信息工程学院。

第三作者：姓名：沈远航，性别：男，出生日期：1996.7.5。