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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 仿生環(huán)境檢測(cè)機(jī)器人
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 針對(duì)在特殊情況下需要對(duì)未知環(huán)境進(jìn)行某些參數(shù)的檢測(cè)，所以設(shè)計(jì)了可以遠(yuǎn)程控制及對(duì)環(huán)境信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和分析的環(huán)境檢測(cè)機(jī)器人。本系統(tǒng)采用陸空兩棲結(jié)構(gòu)，搭載多種傳感器，采用遠(yuǎn)近程兩種通信方式通過(guò)上位機(jī)實(shí)現(xiàn)了對(duì)指定環(huán)境信息的精準(zhǔn)檢測(cè)，并通過(guò)通訊模塊將采集到的環(huán)境數(shù)據(jù)傳送至計(jì)算機(jī)，在上位機(jī)上實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的實(shí)時(shí)顯示和存儲(chǔ)。
- 詳細(xì)介紹：
- 本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)由五部分構(gòu)建，分別為機(jī)械控制部分，環(huán)境信息采集部分，通信部分，功能輔助部分及上位機(jī)部分。 機(jī)械控制主要負(fù)責(zé)舵機(jī)的協(xié)調(diào)組合動(dòng)作，以實(shí)現(xiàn)六足機(jī)構(gòu)的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)四項(xiàng)基本動(dòng)作和控制飛行器的上升、下降、前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)使其能在復(fù)雜的環(huán)境中靈活動(dòng)作；環(huán)境信息采集通過(guò)傳感器組能夠檢測(cè)包括溫濕度信息、光照信息、紫外線信息、煙霧信息、風(fēng)速風(fēng)向信息、氣壓信息、經(jīng)緯度信息、海拔信息、振動(dòng)信息、金屬探測(cè)信息、人體熱釋電紅外信息等在內(nèi)的眾多環(huán)境信息參數(shù)，并可根據(jù)具體任務(wù)要求任意擴(kuò)展；通信通過(guò)nRF905無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊或GSM模塊將采集的信息參數(shù)實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的進(jìn)行傳輸；功能輔助在本設(shè)計(jì)中主要包括GPS定位、數(shù)字羅盤判別方位、超聲波測(cè)距、2.4G無(wú)線圖像聲音數(shù)據(jù)傳輸可使其在復(fù)雜環(huán)境下迅速準(zhǔn)確確定當(dāng)前經(jīng)緯坐標(biāo)，判別運(yùn)動(dòng)方向，獲知距離四周距離，查看當(dāng)前所處周圍環(huán)境并能聽(tīng)取所處環(huán)境的聲音，以便準(zhǔn)確無(wú)誤確定地點(diǎn)完成探測(cè)任務(wù)；上位機(jī)通過(guò)VB設(shè)計(jì)的顯示界面，實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前環(huán)境信息的各項(xiàng)參數(shù)及指標(biāo)，并將某些參數(shù)以圖線的形式形象直觀的顯示。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 在特定情況下需要針對(duì)具體任務(wù)對(duì)未知環(huán)境的某些參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，然而如果環(huán)境比較復(fù)雜和氣候條件比較惡劣，則應(yīng)在保證安全的前提下完成探測(cè)任務(wù)，因而最好的解決方案莫過(guò)于使用機(jī)器人對(duì)環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)，所以設(shè)計(jì)了可以遠(yuǎn)程控制及對(duì)環(huán)境信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和分析的環(huán)境檢測(cè)機(jī)器人。本系統(tǒng)采用陸空兩棲結(jié)構(gòu)，搭載多種傳感器，采用遠(yuǎn)近程兩種通信方式通過(guò)上位機(jī)實(shí)現(xiàn)了對(duì)指定環(huán)境信息的精準(zhǔn)檢測(cè)，并通過(guò)通訊模塊將采集到的環(huán)境數(shù)據(jù)傳送至計(jì)算機(jī)，在上位機(jī)上實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的實(shí)時(shí)顯示和存儲(chǔ)。 本系統(tǒng)采用陸空兩棲搭載平臺(tái)，機(jī)動(dòng)靈活性優(yōu)良，能夠快速執(zhí)行控制指令；采集到的環(huán)境信息齊全，且擴(kuò)展性好，可根據(jù)具體任務(wù)隨時(shí)擴(kuò)展檢測(cè)模塊以滿足任務(wù)要求；采用GSM和NRF905遠(yuǎn)近程兩種通信模式；上位機(jī)可將環(huán)境信息以圖線形式實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的顯示并存儲(chǔ)，界面友好，易于操作和分析。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 在特定情況下需要針對(duì)具體任務(wù)對(duì)未知環(huán)境的某些參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。然而如果環(huán)境比較復(fù)雜和氣候條件比較惡劣，則應(yīng)在保證安全的前提下完成探測(cè)任務(wù)，因而最好的解決方案莫過(guò)于使用機(jī)器人對(duì)環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)。 現(xiàn)有探測(cè)器一般采用輪式或履帶式作為搭載平臺(tái)，而本設(shè)計(jì)采用由四軸飛行器與六足機(jī)器人構(gòu)成的陸空兩棲機(jī)構(gòu)，具有極強(qiáng)的機(jī)動(dòng)靈活性，不受地形環(huán)境限制，可根據(jù)遠(yuǎn)程控制指令快速執(zhí)行動(dòng)作，滿足寬范圍內(nèi)各種復(fù)雜環(huán)境中的觀測(cè)需要；本設(shè)計(jì)采用遠(yuǎn)程近程兩種通信模式，可以根據(jù)具體情況自由選擇最優(yōu)控制通信方式；現(xiàn)在一般的環(huán)境信息采集系統(tǒng)均為對(duì)特定區(qū)域特定環(huán)境要素進(jìn)行長(zhǎng)期固定的觀測(cè)，因而在測(cè)量的靈活性上還不盡人意，而且采集的信息比較單一，根據(jù)需要進(jìn)行升級(jí)和拓展有一定難度，本系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，信號(hào)采集端預(yù)留出多種接口，只需連接所需模塊和升級(jí)軟件便可拓展出新的功能，極大地減少了開(kāi)發(fā)時(shí)間和成本。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2010年度大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目成功結(jié)項(xiàng)； 2010年安陽(yáng)工學(xué)院“挑戰(zhàn)杯”一等獎(jiǎng)；
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 可轉(zhuǎn)讓使用權(quán)
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 使用說(shuō)明：本設(shè)計(jì)以上位機(jī)作為操作頁(yè)面，形象直觀，根據(jù)不同任務(wù)要求配置相應(yīng)的傳感器和采集模塊，啟動(dòng)機(jī)器人后根據(jù)GPS采集的經(jīng)緯坐標(biāo)和數(shù)字羅盤采集的方位坐標(biāo)確定其地理位置信息，通過(guò)2.4G無(wú)線圖像聲音傳輸模塊觀測(cè)其周邊環(huán)境信息，由上位機(jī)通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)或nRF905無(wú)線遙控?cái)?shù)據(jù)采集終端至指定地點(diǎn)，開(kāi)始對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)將采集到的環(huán)境信息發(fā)送回上位機(jī)，由上位機(jī)顯示信息并存儲(chǔ)。 技術(shù)優(yōu)勢(shì)：陸空兩棲機(jī)構(gòu)，適應(yīng)能力強(qiáng)，機(jī)動(dòng)靈活；采集信息范圍廣，信息精準(zhǔn)；模塊化設(shè)計(jì)，易于拓展和升級(jí)；上位機(jī)操作，圖線顯示，形象直觀；遠(yuǎn)近程兩種模式采集控制。 適用范圍：特殊環(huán)境下的環(huán)境信息檢測(cè)。 市場(chǎng)分析和經(jīng)濟(jì)效益：可靈活移動(dòng)的環(huán)境信息采集終端在眾多的場(chǎng)合都可應(yīng)用，例如化工廠有毒有害環(huán)境下的信息采集，消防營(yíng)救場(chǎng)合下的信息采集等都可發(fā)揮其作用，因而有較大的市場(chǎng)潛力。
同類課題研究水平概述
- 現(xiàn)今國(guó)內(nèi)外環(huán)境信息采集有些采用固定臺(tái)站，以針對(duì)特定區(qū)域進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。所采集的信息主要有溫度、濕度、氣壓、光強(qiáng)、風(fēng)速、風(fēng)向、降水量。采集到的數(shù)據(jù)以有線方式傳送至數(shù)據(jù)中心。此種方案能夠保證可充分保證數(shù)據(jù)傳輸暢通完整，缺點(diǎn)是使用線纜傳輸數(shù)據(jù)不夠靈活，線纜鋪設(shè)比較麻煩。較新的研究有采用GPRS移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送。GPRS系統(tǒng)可提供廣域的無(wú)線IP連接。在移動(dòng)通信公司的GPRS業(yè)務(wù)平臺(tái)上構(gòu)建環(huán)境信息采集傳輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境信息采集點(diǎn)的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸具有可充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)。并且GPRS網(wǎng)絡(luò)有覆蓋范圍廣、數(shù)據(jù)傳輸速率高、系統(tǒng)的傳輸容量大、良好的實(shí)時(shí)響應(yīng)與處理能力等優(yōu)點(diǎn)。但初期投入和后續(xù)通信費(fèi)用相對(duì)較高，且固定臺(tái)站難以被快速部署，在應(yīng)對(duì)特殊環(huán)境和突發(fā)事件方面有很多不足。有些環(huán)境信息采集系統(tǒng)也以可移動(dòng)平臺(tái)作為載體，使整個(gè)系統(tǒng)的靈活性大為提高，能夠應(yīng)對(duì)某些特殊條件下信息采集的需要，但系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成之后就只能針對(duì)一些特定的環(huán)境信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)。當(dāng)遇到一些新情況時(shí)，就難以根據(jù)需要拓展出新的功能。這在一定程度上限制了環(huán)境信息采集系統(tǒng)的適用范圍。為了解決上述方案存在的不足，我們?cè)O(shè)計(jì)了本系統(tǒng)，將環(huán)境信息采集器搭建在六足機(jī)器人為機(jī)械載體的系統(tǒng)。且信息采集器采用模塊化設(shè)計(jì)，預(yù)留出擴(kuò)展端口。這樣本系統(tǒng)不僅具有較強(qiáng)的機(jī)動(dòng)靈活性，而且還能夠根據(jù)具體任務(wù)擴(kuò)展出相應(yīng)的功能。因而本系統(tǒng)可用于受限空間、有毒有害氣體等特殊環(huán)境下的信息采集。
