救援机器人设计论文
基于应急救援的机器人设计研究
基于应急救援的机器人设计研究摘要：随着科技的不断进步和人们对生命安全的严重关注，援救机器人在应用领域方面也有了很大的发展空间。
援救机器人是一种能够在危险环境下执行任务，提供救援及支援服务的机器人。
本文所设计的应急救援机器人使用同轴麦轮作为机械的移动的底盘。
能适应绝大多数地形。
并且能够很好的通过较为狭小的过道。
自适应能力极强。
底盘采用高度结构化。
更易于维修和拆卸。
机器人采用ABBIRB460机械臂。
结构简单方便，工作效率高，采用快拆设计，通过两颗螺丝更换更多类型机械爪，实现更多功能。
机器人整体体积不大易于搬运且结构化易于拆卸和维修。
最后使用DR16作为接收器。
接受范围广。
可在一公里以外进行遥控，信号稳定且价格实惠。
关键词：结构化；救援；机器人；引言：目前，援救机器人广泛应用于自然灾害、人工灾害、救援等领域在现代社会发展的进程中，人们的生活方式、生存环境和风险事件变得越来越复杂和多元化，同时人类也缺少对应的应急救援技术和设备，如遭受自然灾害、肆意街头暴力、特大传染病、恐怖袭击等各种突发事件。
在应对这些突发事件时，应急救援机器人的角色变得越来越重要，但是当前市场上缺少满足应急救援的特种车辆，在这样的背景下，开发应急救援机器人项目势在必行。
一、应急救援机器人结构设计1.应急救援小车核心参数重量、尺寸等，其中尺寸和重心高度可参考1表。
表1应急救援机器人核心参数名称参数重量（kg）17.8长、宽、高（mm）810.510.430重心高度（mm）170机械臂自由度3移动速度（m/s）前进：3.9平移：3.2最大上坡度数（°）纵向：15横向：142.底盘部分小车底盘使用四麦克纳姆轮共轴结构，每个麦克纳姆轮由单独的3508电机进行驱动。
轮组形式为电机-联轴器-麦轮。
根据测量，单个轮组宽度约为130mm。
因此四麦轮并排排布所需宽度约为520mm，小于最大宽度 1200mm。
因此理论上可以使用普通麦轮进行设计。
机井救援机器人的设计
机井救援机器人的设计随着现代科学技术的不断发展，机器人已经成为人类生活的重要一部分。
它们能够在各个领域发挥巨大作用，为人类提供更好的服务。
而在一些特殊领域，例如救援工作中，机器人更是可以大大提升工作效率和安全性。
本文将讨论一种特殊的机器人设计——机井救援机器人。
一、机井救援机器人的背景介绍机井救援机器人是指用于在机井事故中进行救援工作的机器人。
由于机井事故往往发生在人类无法接触的深度和狭窄空间，因此传统的救援方式常常效率低下，甚至无法有效救援。
而机井救援机器人则可以通过其精密的设计和特殊的功能，进入机井中进行救援操作，克服了人类无法接触的限制，有效提高了救援效率和安全性。
二、机井救援机器人的设计原则1. 安全：机井救援机器人作为用于救援的工具，首要保障是安全。
设计时需要考虑机器人在狭窄、复杂的环境下的稳定性和安全性。
同时需要考虑遇到突发情况时的应急措施。
2. 多功能性：机井救援机器人需要具备多种功能，包括定位、救援、传输等，以及可能出现的应急处理功能。
3. 精准性：机井救援机器人需要能够精准地进行定位和操作，因此需要配备高精度的传感器和执行器。
三、机井救援机器人的结构设计1. 机身结构：机井救援机器人的机身需要具备足够的稳定性和机动性，能够在狭窄的空间中自由移动。
一般采用轻量化材料，同时具备足够的强度和韧性。
2. 传动系统：传动系统需要具备足够的动力输出和精确的控制能力，以便机器人能够在狭窄的环境中自由移动和操作。
常见的传动方式包括履带、蜘蛛腿等。
3. 传感器和执行器：机井救援机器人需要配备高精度的各种传感器，包括摄像头、红外线传感器、激光雷达等，以便实现对环境的感知和定位。
同时需要配备执行器，用于进行各种操作。
五、机井救援机器人的应用前景及意义机井救援机器人的应用前景非常广泛，不仅可以应用于煤矿、矿井等环境中，还可以应用于城市下水道、管道等狭窄空间的救援工作中。
机井救援机器人的设计理念和技术手段也可以应用于其他领域，为人类的救援工作提供更加高效和安全的工具。
煤矿救灾机器人毕业设计论文[管理资料]
![煤矿救灾机器人毕业设计论文[管理资料]](https://img.taocdn.com/s3/m/dab4583c76a20029bc642d26.png)
摘要煤矿救援机器人是一种能够在煤矿井下灾害环境遥控或自主导航工作的机器人，能代替煤矿的搜救队员深入井下，抢救矿难后被困矿工，并以这种方式减少甚至避免救护队员的伤亡。
同时在煤矿爆炸事故后的探测救援过程中，救护人员在井下高温环境下负重作业，其体力以及氧气消耗都很大。
救援机器人主要作用是代替救护人员搬运、转移伤员和遇难者至安全区域，而且救援机器人需要携带必要的救护设备和仪器，因此救援机器人应该具有足够大的尺寸和动力以及良好的续航能力。
首先，本文在满足上述要求的基础上，设计了煤矿救援机器人行走机构的机械部分。
在综合比较后选择轮式的行走机构。
同时考虑到救援机器人的特殊工作环境，通过链传动实现了各轮的同步移动，克服了轮式移动机构跨沟能力差及易打滑等缺点。
参照PACKBOT机器人增加摆臂，机器人伸出摆臂有利于越障。
其次，详细设计了煤矿救灾机器人控制系统的硬件电路，包括数据采集单元电路、运动控制单元电路、编码器解析单元电路等。
关键字：轮式；同步移动；摆臂；数据采集；运动控制ABSTRACTCoal mine rescue robot is one kind of robots used in underground destroyed coal mine. It can rescue trapped miners in the underground instead of mine rescue team after mine disaster. It will avoid casualties of mine rescue team in this way. At the same time after the explosion and the rescue process of detection in the coal mine, mine rescue team in underground load operation under high temperature environment, and their physical as well as consumption of oxygen is huge. A major role in the coal mine rescue robot is to replace the mine rescue team to transport, and transfer the wounded and the victims to a safe area. Rescue robots had to carry the necessary equipment and apparatus, so the rescue robot should have sufficient size and power and good endurance capacity.First of all, on the basis of these requirements, I designed the mechanical parts of the coal rescue robot. In comparison, I choose the wheel body. At the same time, I take the special working environment for the coal mine rescue robot into account, so I try to achieve all-round mobile synchronization through the chain drive. And it can overcome the shortcomings of Wheeled Mobile institutions such as the cross-channel capabilities and easy to spin. In refer to PACKBOT robot, I design the arm for the robot, so it can across the barriers more easily.Secondly, hardware circuit of robot control system is designed in detail, such as data acquisition unit circuit, motion control unit circuit; encoder analyzing unit circuit and so on.Keyword：Wheeled；Sync mobile；Arm；Data Acquisition；Motion Control毕业论文（设计）诚信声明本人声明：所呈交的毕业论文（设计）是在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，论文中引用他人的文献、数据、图表、资料均已作明确标注，论文中的结论和成果为本人独立完成，真实可靠，不包含他人成果及已获得或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。
救援机器人造型设计探讨
救援机器人造型设计探讨近年来，由于灾害事件的频繁发生，救援行业的需求越来越大。
而救援机器人则成为了重要的辅助工具，设备和装备之一。
救援机器人以其较高的智能化、自主化和精准度等优点，被广泛应用于火灾救援、城市地下管道检测、地震灾害救援等场合。
而救援机器人的造型设计则成为了至关重要的一环，本文从救援机器人造型设计的角度出发，对救援机器人造型设计的相关内容进行探讨。
1.救援机器人造型设计的重要性救援机器人的造型设计对其应用和性能的转化有着重要的作用。
首先，救援机器人的造型设计直接影响到其在实际应用场景中的适用性。
在火灾等复杂环境下，救援机器人能否顺利地穿过狭窄的通道，以及其机构是否灵活，都与其造型设计有关。
其次，救援机器人的造型设计对其性能和机能有着直接的影响。
例如，救援机器人的设计会直接影响到其荷载量、稳定性以及工作效率等因素。
因此，制定救援机器人的造型设计是非常重要的。
2.救援机器人造型设计的构成元素救援机器人的造型设计一般包括机身、末端执行器、传感器和控制系统四个方面。
机身是救援机器人的基础部分，是令机器人能够在平稳的地面行走的重要部分。
一般来说，机身分为主机身和底盘两部分，主机身包括行走机构，电源以及控制器等组件。
底盘则负责支撑机身的平衡和重量。
在执行各项任务的时候，末端执行器会负责完成具体的任务，例如寻找被压在灾难地区下的被困者，或是救助援助人员执行任务等。
传感器则是救援机器人的重要组成部分，不仅可以监测环境变化，还可以收集和互动实时的信息。
控制系统则是将所有部件连接起来并进行协调及控制的核心控制单元。
3.救援机器人造型设计的实现方式救援机器人的造型设计的实现方式可以通过使用计算机软件程序，如CAD、CATIA V5、UG等三维造型软件来完成。
设计人员可以在计算机上设定救援机器人各部分的尺寸、外形以及各零部件的相对位置等。
并能够模拟救援机器人在各种车身动态情况下的行动，从而更进一步的逐步完善机器人的造型设计。
地震救援机器人设计研究
摘 要我国是世界上地震灾害频繁发生的国家之一。
地震灾害以其瞬间突发性、破坏性强、严重性强和次生灾害多样性等特点，严重威胁着人类的生命和财产安全。
地震灾害发生后的72小时里，被困人员的存活率随时间的推移逐渐降低。
又因地震废墟环境具有范围广、受灾面积大、伤亡情况不确定和次生灾害频发等特点，所以地震救援具有时间紧急、救援难度大等特点。
随着科学技术的进步与发展，出现了可以用于地震救援的救援机器人。
地震救援机器人因具有可以连续执行救援任务，代替救援人员深入危险环境，可以搭载相应的工具深入废墟环境进行救援得到认可。
但是救援机器人依然存在着受地震废墟环境影响，作业方式与救援需求不匹配，救援效率不理想等问题。
本文主要采用文献资料法、分析法和比较研究法进行研究。
研究目的是解决复杂地震废墟环境影响救援机器人使用，作业方式与救援需求不匹配，救援机器人救援效率不理想等问题。
基于救援机器人的相关技术和研究成果，设计研究新型地震救援机器人。
通过调研与分析，我们提出了地震救援机器人设计的相关要求，主要包括全地形通过、工具多功能、机身轻量化、型号体系化和外观辨别化设计要求。
通过对这些设计要求的深入分析研究，结合地震救援机器人的设计原则，我们可以知道满足这些要求的地震救援机器人能更好地适应废墟环境，也能改善救援效率不理想等问题。
最后，根据设计要求、设计原则和地震救援的相关内容，进行具体解决方案的设计。
关键词地震灾害；救援；废墟环境；被困人员；机器人AbstractChina is one of the countries with frequent earthquake disasters in the world. Earthquake disaster is characterized by its sudden, destructive, serious and secondary disaster diversity, which seriously threatens the safety of human life and property. In the 72 hours after the earthquake disaster, the survival rate of the trapped people gradually decreased with the passage of time. Because of the wide range, large disaster area, uncertain casualties and frequent secondary disasters, earthquake rescue has the characteristics of time emergency and difficulty.With the development of science and technology, there are rescue robots that can be used in earthquake rescue. Because the earthquake rescue robot can carry out the rescue task continuously, instead of the rescue personnel to go deep into the dangerous environment, it can carry the corresponding tools to go deep into the ruins environment for rescue. However, there are still some problems in the rescue robot, such as the impact of the earthquake ruins environment, the operation mode does not match the rescue needs, and the rescue efficiency is not ideal.This paper mainly uses the methods of literature, analysis and comparative research. The purpose of the research is to solve the problems that the complex earthquake ruins environment affects the use of rescue robots, the operation mode does not match the rescue needs, and the rescue efficiency of rescue robots is not ideal. Based on the related technology and research results of rescue robot, a new type of earthquake rescue robot is designed and researched.Through investigation and analysis, we put forward the design requirements of the earthquake rescue robot, including all terrain passing, multi-functional tools, lightweight fuselage, model systematization and appearance discrimination design requirements. Through the in-depth analysis and research of these design requirements, combined with the design principles of the earthquake rescue robot, we can know that the earthquake rescue robot meeting these requirements can better adapt to the ruins environment, and also can improve the rescue efficiency is not ideal. Finally, according to the design requirements, design principles and related contents of earthquake rescue, the specific solution design is carried out.Key words earthquake disaster; rescue; ruins environment; trapped people; robot目 录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 论文的研究背景 (1)1.1.1 研究背景 (1)1.1.2 研究目的及意义 (2)1.2 国内外研究现状 (3)1.2.1 国内研究现状 (4)1.2.2 国外研究现状 (4)1.3 研究内容 (6)1.4 论文框架图 (7)第2章被困人员与废墟环境状况 (9)2.1 被困人员状况 (9)2.1.1 被困人员伤病状况 (9)2.1.2 被困人员心理状况 (11)2.2 废墟环境状况 (11)2.2.1 外部废墟状况 (12)2.2.2 存活空间状况 (15)2.3 本章小结 (17)第3章地震救援机器人设计要求分析 (19)3.1 全地形通过设计要求 (20)3.2 工具多功能设计要求 (22)3.3 机身轻量化设计要求 (25)3.4 型号体系化设计要求 (28)3.5 外观辨别化设计要求 (30)3.6 本章小结 (32)第4章地震救援机器人设计原则 (35)4.1 可靠性设计原则 (35)4.1.1 动力装置的可靠性 (36)4.1.2 行走装置的可靠性 (37)4.2 标准化设计原则 (37)4.2.1 型号的标准化 (38)4.2.2 运输的标准化 (38)4.3 创新性设计原则 (40)4.3.1 工具的创新性 (40)4.3.2 结构的创新性 (41)4.4 本章小结 (42)第5章地震救援机器人设计实践 (43)5.1 行走模块设计 (43)5.2 工具模块设计 (45)5.3 主机模块设计 (47)5.4 机身材料使用 (48)5.5 外观颜色设计 (48)5.6 机器人图解 (50)5.7 设计说明 (51)结论 (55)参考文献 (57)攻读硕士学位期间所发表的论文 (61)致谢 (63)第1章绪论1.1 论文的研究背景1.1.1 研究背景我国是世界上地震灾害频繁发生的国家之一，地处欧亚板块的东南部，因受印度洋板块、太平洋板块的相互作用和影响，所以地震灾害相对活跃[1]。
救援机器人控制系统的设计大学学位论文
摘要近年来，由于环境恶化导致的自然灾害以及战争导致的人为灾害经常发生。
在灾难发生后的48小时以内，是在受灾现场废墟中寻找幸存者的黄金时间。
灾难救援现场环境往往是异常复杂、危险、多变，救援行动刻不容缓，在此种环境下，采用救援机器人协同救援人员，进行救援行动，能起到事半功倍的作用。
结合救灾场所的非结构化环境,本毕业设计设计了一款救援使用的探测机器人.机器人采用通用开放式机器人系统，采用模块化设计。
机器人系统的性能和功能可以根据救灾环境的需要很方便的增减。
良好的无线通讯功能允许远程操作。
在演示控制界面可以用单片机语言控制机器人移动状况。
控制系统结构流程：计算机发出信号经过电平转换到无线收发模块，之后通过无线通讯到无线接收模块，通过单片机处理以及数据锁存最终控制机器人。
调速系统硬件原理是以AT89S51单片机为控制核心。
救援机器人采用了多种传感器共同作用，以便更加精确的获得探测结果，包括使用3CCD 感光器获得图像信息、使用超声红外传感器精确确定探测目标的位置。
采用履带式行走机构,履带具有较强的驱动力，可以在阶梯上移动、重心低而稳定。
救援机器人具有可靠的机械系统和智能化的控制系统，可以在救灾现场恶劣的自然环境下工作。
关键词：救援机器人；控制系统；传感器；模块化设计；开放式机器人；AbstractIn recent years,due to the natural disasters caused by environmental degradation and man-made disasters caused by the war happened veryoften.Disaster rescue site environment is often complicated,dangerous, changeable,so it is urgent to rescue.In this environment,adopt the rescue robot coordinated rescue workers to carry on the rescue operation,can have the effect of get twice the result with half the effort.Combination of relief place unstructured environment,this graduation design designed a detecting robot using for rescue.The robot uses the general open robot system,adopts the modular design.Robot system performance and functionality can conveniently increase or decrease according to the needs of disaster environment.Good wireless communication function to allow remote operation.In the demonstration control interface can control the robot movement condition with single-chip computer language .The principle of speed control system hardware is based on AT89S51 as the core, including speed measuring circuit, PWM waveform generator and the PWM power amplifier circuit.Rescue robot USES a variety of sensors work together, to get more accurate detection es the crawler walking mechanism, caterpillar has strong driving force, can move on the ladder,low center of gravity and stability.Aid has reliable mechanical system and the intelligent control system, can work under the harsh natural environment at the scene of the disaster relief.Key words:Rescue robot;Control system;The sensor;Modular design;Open the robot;open type robot;目录1 绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 国内外研究现状 (1)1.2.1 国外研究现状 (1)1.2.2 国内研究现状 (2)1.3 本文研究主要任务 (2)2 总体方案设计 (3)2.1 救援机器人行走方案的设计 (3)2.1.1 走行机构 (3)2.1.2 救援现场非结构化环境特征 (3)2.1.3 各类走行机构的性能特点 (3)2.1.4 行走方案的确定 (4)2.2 救援机器人机械结构 (5)2.3 传感器模块的设计 (5)2.3.1 传感器概念及特点 (5)2.3.2 救援机器人传感器模块 (6)2.4 电源及驱动模块的设计 (6)2.5 计算机模块的设计 (6)2.6 底盘运动模块 (7)2.6.1 履带的选择 (7)2.6.2 履带、齿轮的设计计算 (7)2.6.3 锥齿轮的设计 (9)2.7 能源驱动的设计选择 (10)2.7.1 电机的选用 (11)2.7.2 能源的供给 (11)2.7.3 电机驱动的选择 (12)2.8 各模块的连接 (15)2.8.1 电源驱动模块与底盘运动模块的连接 (15)2.8.2 传感器模块与电源驱动模块的部分连接 (15)2.8.3 计算机模块与传感器模块的连接 (16)2.9 传感器系统的设计 (16)2.9.1 视觉传感器 (17)2.9.2 超声波传感器 (18)2.9.3 红外传感器的设计 (18)3 探测机器人硬件系统 (19)3.1 传感器采集系统 (19)3.2 电源保护电路 (19)3.3 超声波传感器接线 (20)3.4 红外传感器接线 (21)3.5 探测机器人计算机硬件系统 (21)3.6 电子罗盘的选用 (22)3.7 无线电台通讯系统 (22)3.8 电机调速系统控制原理 (22)4 救援机器人软件系统的开发 (23)4.1 移动控制系统的设计 (23)4.2 无线通讯模块 (24)4.2.1 机器人与单片机的通讯 (25)4.2.2 计算机与AT89S51间的无线通信 (25)4.3 演示控制界面 (25)4.3.1 数据显示 (26)4.3.2 运动控制 (27)4.3.3 视频 (27)5 结论与展望 (28)5.1主要研究成果 (28)5.2未来工作及展望 (28)参考文献 (29)附录A 电机控制程序 (31)附录B 控制界面源程序 (38)附录C 单片机通信程序开发 (40)1 绪论1.1 引言近年来，由于自然活动、局部战争和意外事故等导致的灾难经常发生。
救援机器人毕业设计
救援机器人毕业设计
随着自然灾害和人为事故的频繁发生，救援机器人逐渐成为重要的援助工具。
本篇毕业设计旨在设计一种多功能的救援机器人，以便在各种紧急情况下提供必要的援助。
设计思路：
1. 结构设计：
救援机器人的结构需要面对各种不同的环境，包括火灾、地震、洪水等。
因此，它的结构需要具有耐高温、防水、防震等特性。
机器人装备有多个机械臂，能够在不同的场景下进行有效的操作，例如搜寻被困者、拯救伤员等。
2. 传感器设计：
救援机器人装配有多种传感器，包括温度传感器、气体传感器、声音传感器等。
这些传感器能够帮助机器人辨识出各种环境中的问题，并提供相关的信息。
例如，在火灾中，机器人可以利用传感器来检测房屋内的温度和任何潜在的危险。
3. 程序设计：
机器人需要具有一定的智能，能够根据环境的变化做出正确的反应。
机器人配备了多个算法，例如对象检测、运动规划等，能够在不同的场景下做出正确的决策。
4. 发电机：
机器人配备了太阳能发电机，以保证在没有电力供应的情况下，机器人仍能正常运作。
此外，机器人还配备了备用电池，以提供额外的能量储备。
结论：
在救援工作中，救援机器人可以发挥重要作用。
设计一种多功能的救援机器人，能够帮助消防员、医生等工作人员有效地解决紧急情况下的问题。
在未来，随着技术的发展，救援机器人将会变得更加先进和智能化。
机井救援机器人的设计
机井救援机器人的设计机井救援机器人是一种具有自主定位和救援能力的机器人，专门用于救援机井事故中被困的人员。
随着机井事故的频繁发生，传统的救援方式已经不能满足实际需求，因此设计一种智能、高效的机井救援机器人对提高救援效率和保障人员安全至关重要。
一、需求分析1. 机井救援机器人的主要任务是实时定位和救援被困人员，因此需要具备自主移动、定位和搜救功能。
2. 机井救援机器人需要适应不同环境下的救援任务，包括狭窄、昏暗、高温、高湿等复杂环境。
3. 机井救援机器人需要具备远程操控和自主决策能力，以应对各种突发情况。
4. 机井救援机器人需要具备携带和操作救援设备的能力，能够提供基本的医疗救助和物资支持。
二、结构设计1. 机井救援机器人采用轮式底盘设计，方便在狭窄环境中移动和转向。
2. 机井救援机器人采用可伸缩臂设计，可以根据现场情况调整长度和角度，实现灵活的搜救操作。
3. 机井救援机器人采用多关节机械手设计，能够操控各种救援设备，如搜救灯、氧气瓶等。
4. 机井救援机器人采用防水、防尘和耐高温材料构造，以适应不同环境下的救援任务。
三、功能设计1. 定位功能：机井救援机器人配备激光雷达和红外传感器，能够实时定位被困人员的位置，并通过声音或光线指引人员寻找机器人。
2. 搜救功能：机井救援机器人配备多功能机械手和搜救装备，能够协助被困人员脱险和携带救援物资。
3. 通讯功能：机井救援机器人配备无线通讯设备，能够与救援人员或指挥中心实时通讯，传递救援信息和现场情况。
4. 自主决策功能：机井救援机器人配备智能控制系统，能够根据现场情况做出自主决策，避免危险和优化救援方案。
四、技术支持1. 视觉识别技术：机井救援机器人配备摄像头和图像识别算法，能够识别和记录被困人员的位置和状态。
2. 定位导航技术：机井救援机器人配备惯性导航系统和地图定位技术，能够实现精准定位和自主导航。
3. 操作控制技术：机井救援机器人采用遥控和自主控制相结合的操作模式，保证了救援操作的灵活性和安全性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
关于救生机器人的创新性研究
摘要：本文通过全面的介绍救生机器人的创意产生，制造方法和使用方法等全部过程。
方法科学，创意新颖，具有较强的可行性，和市场前景。
本产品综合了机械设计方面，以及电子技术方面的知识。
做到机械和控制的很好的融合。
机械方面的创新，主要体现在对机器人越障能力的研发；电子方面，则主要运用了单片机的优越可编程控制能力，和无线电技术的遥控功能。
其中产品的最关键技术之一是运用了红外探测仪高灵敏的感测能力。
该救生机器人很好的将以上几种技术进行了巧妙融合，起到很好的效果。
救生机器人主要应用于，地震、塌方、以及火灾救援的等方面的灾难事故的救生工作中，以期降低人工救援的风险，和提高救援效率。
关键词：履带模块化建模单片机无线电红外探测
5.12大地震的巨大破坏能力，以及其带来的巨大损失牵动了每一个华人的心。
在举国上下开展大救援的过程中，作者针对事故现场救援难度大，救援人员生命安全无可靠保证，以及救援速度缓慢等弊端，开发、研制了一款旨在降低救援风险，加快救援速度的救生机器人。
本产品制作方法科学，创意新颖，具有较强的可行性，和较好的市场前景。
产品综合了机械设计方面，以及电子技术方面的知识。
做到机械和控制的很好的融合。
机械方面的创新，主要体现在对机器人越障能力的研发；电子方面，则主要运用了单片机的优越可编程控制能力，和无线电技术的遥控功能。
其中产品的最关键技术之一是运用了红外探测仪高灵敏的感测能力。
该救生机器人很好的将以上几种技术进行了巧妙融合，起到很好的效果。
救生机器人主要应用于，地震、塌方、以及火灾救援的等方面的灾难事故的救生工作中，以期降低人工救援的风险，和提高救援效率。
1、机器人动力驱动越障系统的设计
1.1底盘和传动装置的设计
机器人的驱动装置运用了传统的履带式。
但在此产品较传统的履带式机器人有了较大的改进。
在设计过程中，考虑到救援现场的复杂地形条件，参考了变位履带设计【1】方案，对传统履带式进行了改进设计。
设计如图：
用这种设计可以使机器人有效的适应复杂的地形条件。
它可以进行爬楼梯，以及在废墟上行走。
其有很好的稳定性和良好的机动性。
独立的履带模块有利于机器人提升灵活性，提高了其越障能力。
履带模块的尺寸为：450mm ×63mm ×100mm ( 长×宽×高) ，重量约3kg ；进行组合后的总体结构，总长度为800mm ，总重量约12kg 。
履带机器人的模块化舱体可根据不同的作业需要搭载不同的传感器和设备。
模块化云台用于在侦察作业中实时地返回当前的环境信息；测距传感器用于在行进过程中自主避障；控制系统也采用模块化的设计思想，采用ARM 架构主控系统及模块化的微型控制驱动一体电机驱动器，各个部分单独控制，方便扩展和定制功能。
履带模块的机械结构充分考虑了防水和防震要求，方便在各种作业移动机器人系统中作为行走机构使用。
但因为采用多个独立的驱动履带增加了机器人自身重量，使其对动力系统和电源供应提出了较大的考验。
在这一方面还有待给进。
用这种设计可以使机器人有效的适应复杂的地形条件。
它可以进行爬楼梯，以及在废墟上行走。
其有很好的稳定性和良好的机动性。
独立的履带模块有利于机器人提升灵活性，提高了其越障能力。
履带模块的尺寸为：450mm ×63mm ×100mm ( 长×宽×高) ，重量约3kg ；进行组合后的总体结构，总长度为800mm ，总重量约12kg 。
履带机器人的模块化舱体可根据不同的作业需要搭载不同的传感器和设备。
模块化云台用于在侦察作业中实时地返回当前的环境信息；测距传感器用于在行进过程中自主避障；控制系统也采用模块化的设计思想，采用ARM 架构主控系统及模块化的微型控制驱动一体电机驱动器，各个部分单独控制，方便扩展和定制功能。
履带模块的机械结构充分考虑了防水和防震要求，方便在各种作业移动机器人系统中作为行走机构使用。
但因为采用多个独立的驱动履带增加了机器人自身重量，使其对动力系统和电源供应提出了较大的考验。
在这一方面还有待给进。
1.2 控制系统的构建平台
整个机器人有独立的模块，有利于设计和组装。
在进行组装的过程中，模块化舱体是后面控制模块搭建的基础平台。
在此基础上我们可以，进行拓展设计。
考虑到整个机器人的平稳性能，我们将电源安装在舱体的最下面。
目的是使其中心降低，有利于在行进中是机器人可以平稳的前进，而不会侧翻。
在电源安装解决后我们将在其上面进行其他的如单片机，信号接收和发射器，以及救生机器人中重要的一个环节——即红外探生装置的安装。
2、机器人控制系统的设计
救生机器人采用半独立式的控制方式，即单片机和无线电相互合作控制。
采用该概念的设计，主要有两方面的考虑。
首先单片机编程，可以很快的对探生装置、信号接收器以及信号传送器进行快速的反应和控制。
采用无线电可以有效的控制机器人的运动，实现了人机互动，加强了机器人的可操控性。
有利于机器人的环境适应能力，和机器人的工作的高效性。
2.1单片机可编程控制
机器人采用了51hei-5型单片机板进行程序设计。
对51hei-5型单片机进行汇编语言编程（源程序未给出）。
主要实现以下两个功能：（1）红外探测信号的处理（2）发现目标救援报警信号发声控制。
2.1.1红外探测信号的处理
当红外探测器探测到红外信号后，单片机对其进行分析处理。
主要是依据探测到的红外波波长和频率进行比较判断，以确定探测的信号为有生生命所发出的红外波。
其次对信号进行放大处理，由于一旦感测到信号并进行比较，判断正确后信号放大可以忽略信号的失真故降低了单片机的工作负担也可以省略一些电子元件的安装设计。
放大后的信号将激起报警系统的工作。
2.1.2发现目标救援报警信号发声控制
在接收到放大的信号时，报警系统的电路马上工作，发出报警声提示救援人员进行搜救。
系统板硬件连线（1）把“单片机系统”区域中的P1.0端口用导线连接到“音频放大模块”区域中的SPK IN端口上。
（2）在“音频放大模块”区域中的SPK OUT端口上接上一个8欧或者是16欧的喇叭。
程序设计方法（1）生活中我们常常到各种各样的报警声，例如“嘀、嘀、…”就是常见的一种声音报警声，但对于这种报警声，嘀0.2秒钟，然后断0.2秒钟，如此循环下去。
（2）由于要产生上面的信号，我们把上面的信号分成两部分，一部分为1KHZ方波，占用时间为0.2秒；另一部分为电平，也是占用0.2秒；因此，我们利用单片机的定时/计数器T0作为定时，可以定时0.2秒；同时，也要用单片机产生1KHZ的方波，对于1KHZ的方波信号周期为1ms，高电平占用0.5ms，低电平占用0.5ms，因此也采用定时器T0来完成0.5ms的定时；最后，可以选定定时/计数器T0的定时时间为0.5ms，而要定时0.2秒则是0.5ms的400倍，也就是说以0.5ms定时400次就达到0.2秒的定时时间了【2】。
设计电路图如下：
2.2无线电控制
机器人采用常见的无线电遥控器装置，用以实现人机互动。
在制作时我们将会把无线电接收器安装在机器人探测模块的上面。
由于无线电功率有限，所以我们把它安装在整个机器人的顶部以期达到有效控制和反应快速灵敏的目的。
在设计时考虑到救援的地形复杂，故我们采用了波长比较大的微波。
由波长公式V=Λ.f可知当速度一定的时候，波长与频率成反比。
故在选用微波发生器和接收器时,我们选用了低频长波无线电发生接收器。
遥控器采用6V的蓄电池供电，考虑到救援时间的很长，为了保障救援机器人可以长时间工作，我们采用功率比较大的蓄电性能比较好的锂电池。
遥控器主要可以实现对机器人的运动控制。
它可以对机器人在复杂地形情况下进行前进，后退，左右转等动作，实现避障功能。
3、机器人探生救援系统的设计
人体的体温约37摄氏度，所以会发出波长约为10um左右的红外线，而热释电红外传感器就是靠探测人体发射的10um左右的红外线而进行工作的【3】。
交变的红外光照射不断引起传感器的温度变化，导致热释电产生并输出交变信号。
在经过放大电路的信号处理放大后，在单片机程序的控制下发出报警声，从而达到目的。
当在瓦砾中发现生命体时，机器人就能探测到，以达到救援的快速，高效性。
4、结论：
由国内外地震救援的经验来看，救援的快速性决定了救援工作的成败。
被救援人员越快受救，生还的几率也就越大。
在救援工作开展过程中，时间=生命所以我们的机器人有很好的实用价值。
它综合当代比较先进的红外热释电探测技术
和传统的无线电遥控技术，同时还在传统的传动机构上进行了改进。
通过运用产品创新技术的模块化建模的理论知识，成功为本产品的创提供了理论依据。
本产品应用前景好，制作比较简便，有很大的研究价值。
5、参考文献：
1、王志文，李小强等；《履带式机器人的机构特点》；【J】；2009-5-11 ；慧聪机械工业网。
2、陈国新；《51hei单片机教程》；【M】；第6章第12课；机械工业出版社，2007-05-18 。
3、石国安、商文忠、张晗；《生命探测中的红外技术》【J】；防空兵指挥学院，2008-11-05。