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轮履式救援机器人是一个集环境感知、动态决策、控制与执行功能于一体的半智能体,能按照预先给定的任务指令,在进行中不断感知周围的局部环境信息,通过人工控制作出各种决策,自动避开障碍物,引导自身安全行驶到指定的目标,执行要求的动作与操作。救援机器人可以广泛用于对人体有害的或人不能到达的工作环境,可以用来从事救火、抢险、地震现场及军事等方面的危险工作。
轮履式救援机器人系统由移动机构、感知系统、控制系统和执行机构四部分组成。监控方式在机器人控制结构的发展中占据了相当重要的地位,采用监控方式,人只需要向机器人输入相关指令,机器人自行决定怎样实现它们。利用无线通信网络,机器人可方便、自由地进入复杂环境,并且可以方便地对机器人周围的环境进行数据采集与监控,并依据感知的环境信息实现对机器人的导航。
本文主要设计了轮履式救援机器人的感知系统,为移动机构、执行机构和控制系统提供可靠的来源和依据,方便指挥人员对灾难环境的了解,及时做出正确的决策。感知系统采用CCD摄像机、360°全景观测臂、接触和接近传感器、红外线传感器和GPS定位等。
分别设计轮履式救援机器人的远程监控部分,包括机器人全景观测臂系统、传输模块及相关传感器,并对其进行了布局结构的设计;设计机器人本体与远程监控端之间的无线数据链路通讯系统,进行加密处理,实现可靠地双向数据交流,使机器人即使在高速行驶时仍能提供动静结合的图像传输;分析与设计探测平台,选择合适的生命侦测仪型号和设计多传感器与一体的环境感知系统,将其应用到灾难现场救援机器人身上,与现有的控制系统进行软硬件对接,充分发挥其搜寻具有生命迹象伤员、图像及声音等导航的功能。
在分别对感知系统进行设计并制造后,应用该系统对下位机周围环境的图像和传感器信息进行无线传输实验,实验结果良好,验证了设备的功能和性能,并得出该系统达到了设计目的的结论。