基本信息
- 項目名稱：
- 仿生環(huán)境檢測機器人
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 針對在特殊情況下需要對未知環(huán)境進行某些參數(shù)的檢測，所以設(shè)計了可以遠程控制及對環(huán)境信息進行實時采集和分析的環(huán)境檢測機器人。本系統(tǒng)采用陸空兩棲結(jié)構(gòu)，搭載多種傳感器，采用遠近程兩種通信方式通過上位機實現(xiàn)了對指定環(huán)境信息的精準檢測，并通過通訊模塊將采集到的環(huán)境數(shù)據(jù)傳送至計算機，在上位機上實現(xiàn)對信息的實時顯示和存儲。
- 詳細介紹：
- 本系統(tǒng)的設(shè)計由五部分構(gòu)建，分別為機械控制部分，環(huán)境信息采集部分，通信部分，功能輔助部分及上位機部分。 機械控制主要負責舵機的協(xié)調(diào)組合動作，以實現(xiàn)六足機構(gòu)的前進、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)四項基本動作和控制飛行器的上升、下降、前進、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)使其能在復雜的環(huán)境中靈活動作；環(huán)境信息采集通過傳感器組能夠檢測包括溫濕度信息、光照信息、紫外線信息、煙霧信息、風速風向信息、氣壓信息、經(jīng)緯度信息、海拔信息、振動信息、金屬探測信息、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)具體任務要求任意擴展；通信通過nRF905無線數(shù)據(jù)傳輸模塊或GSM模塊將采集的信息參數(shù)實時準確的進行傳輸；功能輔助在本設(shè)計中主要包括GPS定位、數(shù)字羅盤判別方位、超聲波測距、2.4G無線圖像聲音數(shù)據(jù)傳輸可使其在復雜環(huán)境下迅速準確確定當前經(jīng)緯坐標，判別運動方向，獲知距離四周距離，查看當前所處周圍環(huán)境并能聽取所處環(huán)境的聲音，以便準確無誤確定地點完成探測任務；上位機通過VB設(shè)計的顯示界面，實時顯示當前環(huán)境信息的各項參數(shù)及指標，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、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 在特定情況下需要針對具體任務對未知環(huán)境的某些參數(shù)進行檢測，然而如果環(huán)境比較復雜和氣候條件比較惡劣，則應在保證安全的前提下完成探測任務，因而最好的解決方案莫過于使用機器人對環(huán)境進行檢測，所以設(shè)計了可以遠程控制及對環(huán)境信息進行實時采集和分析的環(huán)境檢測機器人。本系統(tǒng)采用陸空兩棲結(jié)構(gòu)，搭載多種傳感器，采用遠近程兩種通信方式通過上位機實現(xiàn)了對指定環(huán)境信息的精準檢測，并通過通訊模塊將采集到的環(huán)境數(shù)據(jù)傳送至計算機，在上位機上實現(xiàn)對信息的實時顯示和存儲。 本系統(tǒng)采用陸空兩棲搭載平臺，機動靈活性優(yōu)良，能夠快速執(zhí)行控制指令；采集到的環(huán)境信息齊全，且擴展性好，可根據(jù)具體任務隨時擴展檢測模塊以滿足任務要求；采用GSM和NRF905遠近程兩種通信模式；上位機可將環(huán)境信息以圖線形式實時準確的顯示并存儲，界面友好，易于操作和分析。
科學性、先進性
- 在特定情況下需要針對具體任務對未知環(huán)境的某些參數(shù)進行檢測。然而如果環(huán)境比較復雜和氣候條件比較惡劣，則應在保證安全的前提下完成探測任務，因而最好的解決方案莫過于使用機器人對環(huán)境進行檢測。 現(xiàn)有探測器一般采用輪式或履帶式作為搭載平臺，而本設(shè)計采用由四軸飛行器與六足機器人構(gòu)成的陸空兩棲機構(gòu)，具有極強的機動靈活性，不受地形環(huán)境限制，可根據(jù)遠程控制指令快速執(zhí)行動作，滿足寬范圍內(nèi)各種復雜環(huán)境中的觀測需要；本設(shè)計采用遠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)均為對特定區(qū)域特定環(huán)境要素進行長期固定的觀測，因而在測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)需要進行升級和拓展有一定難度，本系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，信號采集端預留出多種接口，只需連接所需模塊和升級軟件便可拓展出新的功能，極大地減少了開發(fā)時間和成本。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 2010年度大學生科技創(chuàng)新項目成功結(jié)項； 2010年安陽工學院“挑戰(zhàn)杯”一等獎；
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
- 實物、產(chǎn)品
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 使用說明：本設(shè)計以上位機作為操作頁面，形象直觀，根據(jù)不同任務要求配置相應的傳感器和采集模塊，啟動機器人后根據(jù)GPS采集的經(jīng)緯坐標和數(shù)字羅盤采集的方位坐標確定其地理位置信息，通過2.4G無線圖像聲音傳輸模塊觀測其周邊環(huán)境信息，由上位機通過GSM網(wǎng)絡或nRF905無線遙控數(shù)據(jù)采集終端至指定地點，開始對周圍環(huán)境進行檢測，同時將采集到的環(huán)境信息發(fā)送回上位機，由上位機顯示信息并存儲。 技術(shù)優(yōu)勢：陸空兩棲機構(gòu)，適應能力強，機動靈活；采集信息范圍廣，信息精準；模塊化設(shè)計，易于拓展和升級；上位機操作，圖線顯示，形象直觀；遠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。 市場分析和經(jīng)濟效益：可靈活移動的環(huán)境信息采集終端在眾多的場合都可應用，例如化工廠有毒有害環(huán)境下的信息采集，消防營救場合下的信息采集等都可發(fā)揮其作用，因而有較大的市場潛力。
同類課題研究水平概述
- 現(xiàn)今國內(nèi)外環(huán)境信息采集有些采用固定臺站，以針對特定區(qū)域進行長期監(jiān)測。所采集的信息主要有溫度、濕度、氣壓、光強、風速、風向、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移動網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)的傳送。GPRS系統(tǒng)可提供廣域的無線IP連接。在移動通信公司的GPRS業(yè)務平臺上構(gòu)建環(huán)境信息采集傳輸系統(tǒng)，實現(xiàn)環(huán)境信息采集點的無線數(shù)據(jù)傳輸具有可充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡。并且GPRS網(wǎng)絡有覆蓋范圍廣、數(shù)據(jù)傳輸速率高、系統(tǒng)的傳輸容量大、良好的實時響應與處理能力等優(yōu)點。但初期投入和后續(xù)通信費用相對較高，且固定臺站難以被快速部署，在應對特殊環(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)也以可移動平臺作為載體，使整個系統(tǒng)的靈活性大為提高，能夠應對某些特殊條件下信息采集的需要，但系統(tǒng)設(shè)計完成之后就只能針對一些特定的環(huán)境信息進行監(jiān)測。當遇到一些新情況時，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，我們設(shè)計了本系統(tǒng)，將環(huán)境信息采集器搭建在六足機器人為機械載體的系統(tǒng)。且信息采集器采用模塊化設(shè)計，預留出擴展端口。這樣本系統(tǒng)不僅具有較強的機動靈活性，而且還能夠根據(jù)具體任務擴展出相應的功能。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。
