主動嗅覺機(jī)器人是根據(jù)仿生學(xué)原理,依靠自身電子鼻對運(yùn)動軌跡上的多個點氣體濃度進(jìn)行檢測,根據(jù)檢測結(jié)果結(jié)合搜尋算法決定下一步的運(yùn)動方向直至找到氣源。主動嗅覺機(jī)器人技術(shù)能夠解決爆炸物搜索、毒品檢測、災(zāi)后搜救、火災(zāi)報警、危險氣體檢測等問題,具有廣闊的應(yīng)用前景。多功能遠(yuǎn)距離主動嗅覺機(jī)器人能夠根據(jù)實際環(huán)境,裝載不同的設(shè)備模塊,切換搜索模式。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和輔助機(jī)器人群的幫助下實現(xiàn)與控制基站的遠(yuǎn)距離通訊。
自然界中許多動物能夠通過追蹤氣味源來完成覓食、尋偶及規(guī)避天敵等活動。受這一現(xiàn)象啟發(fā),上世紀(jì)90年代以來國外科研工作者開始研制能夠模仿生物嗅覺并進(jìn)行自主搜尋的主動嗅覺機(jī)器人。主動嗅覺機(jī)器人是根據(jù)仿生學(xué)原理,將移動機(jī)器人技術(shù)與電子鼻技術(shù)相結(jié)合實現(xiàn)氣源定位的。主動嗅覺機(jī)器人涉及傳感器、無線通訊、移動機(jī)器人設(shè)計、嵌入式技術(shù)等前沿領(lǐng)域,并且在工業(yè)、國防、環(huán)境保護(hù)、防災(zāi)等方面擁有廣闊的應(yīng)用前景和極大市場潛能,具有重大的理論意義和實際應(yīng)用價值。
日本東京工業(yè)大學(xué)石田教授所領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊最早開始研究主動嗅覺機(jī)器人,分別在1992年、2002年、2006年開發(fā)出了3代機(jī)器人。加州理工的Hayes在自制嗅覺機(jī)器人的基礎(chǔ)上,開發(fā)了能夠依靠蜂群算法進(jìn)行聯(lián)合定位的機(jī)器人群落。天津大學(xué)的孟慶浩教授開發(fā)出了由機(jī)載PC控制的主動嗅覺機(jī)器人。各國科學(xué)家們研制出的還有6足機(jī)器蟻,移動電子鼻、20mm的愛麗絲袖珍嗅覺機(jī)器人等各種各樣的機(jī)器人設(shè)備實現(xiàn)主動嗅覺。
與國內(nèi)外現(xiàn)有的主動嗅覺機(jī)器人相比我們所設(shè)計的多功能遠(yuǎn)距離主動嗅覺機(jī)器人有以下三個突出特點:
(1) 在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和輔助機(jī)器人編隊的幫助下實現(xiàn)與控制基站的遠(yuǎn)距離通訊,突破了信號傳輸距離的限制。
(2) 自主搜索和人工干預(yù)相結(jié)合,不但能在大范圍內(nèi)對氣源進(jìn)行自主搜索,也可以在無線視頻設(shè)備的支持下實現(xiàn)近距離精確定位。
(3) 設(shè)計了多功能便攜式車載設(shè)備模塊,能夠根據(jù)實際環(huán)境對機(jī)器人裝載不同的設(shè)備模塊,切換搜索模式。
第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品 三等獎
子項目選入2011年全國虛擬儀器大賽綜合組決賽,
獲得優(yōu)秀獎