基本信息
- 項目名稱：
- 基于英特爾酷睿雙核遠程無線反恐機器人
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 該遠程無線反恐機器人是基于Intel Core Duo雙核和研祥EC5-1719CLDNA單板電腦研發(fā)而成。它主要應(yīng)用于危險環(huán)境及狹小區(qū)域的檢測以及危險物品的排除，根據(jù)前方反饋的視頻信息遠程控制排爆作業(yè)，使排爆人員的生命安全得以很好的保障。
- 詳細介紹：
- 該機器人涉及到機械、電子、計算機、自動控制、無線通信以及圖像處理等多項領(lǐng)域。其具有三大功能：遠程排爆、實時監(jiān)控和信息反饋。我們使用三大開發(fā)平臺完成了軟件開發(fā)與設(shè)計工作，分別為Visual Basic 6.0，ARM Developer Suite v1.2，Visual C++ 6.0(使用了Intel C++ 9.0編譯器)，同時使用研祥工業(yè)單板電腦保證了機器人在惡劣的氣候條件下的適應(yīng)能力，使用雙履帶車體設(shè)計提高了機器人對復(fù)雜地面的適應(yīng)能力。 我們成功的實現(xiàn)了在微小型的尺寸下高密度的驅(qū)動和緊湊的結(jié)構(gòu)，使得本機器人具有體積小、移動靈活、抓取力量大、工作能力強等優(yōu)點。這樣機器人既有了小型機器人的機動靈活性，又有了大型機器人的強抓取和強越障能力，通用性好，可靠性高，能夠在狹小復(fù)雜的空間內(nèi)順利完成排爆作業(yè)。
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
- 一、設(shè)計目的： 世界局勢多變，沖突不斷，導(dǎo)致各種恐怖活動日益猖獗。與此同時，各類礦難事件及自然災(zāi)害層出不窮，為了避免人員傷亡的發(fā)生，反恐救援機器人呼之欲出。 二、基本思路： 機器人基于Intel Core Duo處理器和研祥EC5-1719CLDNA單板電腦，擴展使用ARM LPC2103，配備無線AP和模擬攝像頭，建立在Windows XP Embedded和uC/OS-II實時多任務(wù)操作系統(tǒng)之上，采用多線程的編程思想，完成系統(tǒng)各項功能。 三、創(chuàng)新點 1.采用雙核處理器提高了數(shù)據(jù)處理能力，保證了整個系統(tǒng)的實時性；2.采用多自由度的機械臂設(shè)計技術(shù)，操作靈活，可準確順利的完成排爆作業(yè)；3.較高帶寬、較大覆蓋范圍的全雙工遠程無線網(wǎng)絡(luò)通信，完成大量視頻信息傳輸，實現(xiàn)了遠程遙控的可操作性。 四、技術(shù)關(guān)鍵： Intel Core Duo、多自由度的機械臂設(shè)計、雙履帶車體設(shè)計、直流無刷電機控制與驅(qū)動、ARM7 Lpc2103、802.11g無線ＡＰ、多線程編程、Winsock網(wǎng)絡(luò)編程、Windows XP Embedded定制、uC/OS-II實時多任務(wù)操作系統(tǒng)。 五、主要技術(shù)指標 車體尺寸：66CM × 40CM × 20CM;最大臂展：1M;爬坡角度：45°;越障能力（可越過障礙物高度）：12CM;工作時間（連續(xù)）：2小時；車體速度：0.15m/s-0.5m/s;無線傳輸距離：100M;機械臂負重：≤2KG;載重：65KG.
科學(xué)性、先進性
- 首先，由于反恐排爆機器人應(yīng)用場合的復(fù)雜性，所以其對環(huán)境應(yīng)有很強的適應(yīng)能力。鑒于此，我們選擇了雙履帶車體設(shè)計。履帶運動由直流驅(qū)動電機通過行星針輪減速器減速，減速器輸出軸帶動主動輪旋轉(zhuǎn)，從而帶動履帶運動。采用定制的雙面同步齒形帶作為驅(qū)動履帶，增大了復(fù)雜地形下的摩擦力、提高了抓地的效果，且使其的爬坡角度達到45°。 其次，機器人應(yīng)具有很強的爬坡、越障、防傾覆的能力，以及準確的運動定位和靈活的可操作性，因此其驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計和制作至關(guān)重要。鑒于此，我們選擇了應(yīng)用較為廣泛并穩(wěn)定的電氣驅(qū)動方式，保證了機器人良好的平穩(wěn)性和對惡劣環(huán)境的適應(yīng)性。 再者，反恐機器人本身需要一個便捷、實時的通訊控制方式。由于系統(tǒng)本身高帶寬及高傳輸速率的要求，我們選擇無線AP來滿足大量視頻信息實時傳送，保證了信息傳輸時的抗干擾性與抗丟包性，實現(xiàn)穩(wěn)定傳輸；大范圍無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，可實現(xiàn)遠距離傳輸。 綜上所述，該機器人實現(xiàn)了高性能、低價位、高技術(shù)水平、低操作要求的系統(tǒng)定位。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 2009年6月獲得第七屆西安高新“挑戰(zhàn)杯”陜西省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽特等獎
作品所處階段
- 實驗室研發(fā)階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實物、圖紙、磁盤、現(xiàn)場演示、圖片、錄像
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 一、使用說明：后端PC控制臺根據(jù)前臺反饋的信息，對機器人進行操作，進而完成排爆任務(wù)。 二、技術(shù)特點：本作品技術(shù)起點高、難度大，其技術(shù)特點主要體現(xiàn)在“兩大處理器、三大操作系統(tǒng)”等方面： ●兩大處理器：Intel Core Duo、ARM7。國際先進處理器的應(yīng) 用，提供了強大的數(shù)據(jù)處理能力，保證了系統(tǒng)功能全面性。 ●三大操作系統(tǒng)：XPE、uC/OS-II以及后端PC。更好的發(fā)揮了機 器人的整體性能，確保了整個系統(tǒng)的實時性、可靠性和穩(wěn)定性。三、市場分析：本系統(tǒng)主要用于對恐怖襲擊事件中的各種危險物體進行排查，保證防爆人員的安全，還可應(yīng)用于對下水道等管道裝置的排查、海關(guān)檢測以及多種場所的安檢。 四、經(jīng)濟效益預(yù)測：預(yù)防并處理恐怖襲擊是我國乃至世界的當務(wù)之急，所以對危險環(huán)境作業(yè)機器人的需要極為迫切，客觀上為我國機器人發(fā)展提供了廣闊的空間。從經(jīng)濟方面著眼，該系統(tǒng)功能全，成本低，在保障人民生命財產(chǎn)安全的同時能給國防產(chǎn)業(yè)帶來不菲的經(jīng)濟效益。
同類課題研究水平概述
- 排爆機器人的研制始于20世紀60年代, 隨著國際上反恐形勢的日趨嚴峻和反恐斗爭的深入,它的研制也成當今熱點。 從移動性來看，英國ABP 公司生產(chǎn)“山貓”、“土撥鼠”及“野牛” 等都是采用輪式行走機構(gòu)。其結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，滾動摩擦阻力小，機械效率高，適合在較平坦的地面上行走，但由于輪子與地面的附著力不如履帶式機器人，因而越野性能也不如履帶式，特別是爬坡等時比較困難?；诖宋覀冞x用了雙履帶車體驅(qū)動，提高了機器人的環(huán)境適應(yīng)能力，使其能在復(fù)雜地形上順利進行排爆作業(yè)。 從體型來看，英國SuperM排爆機器人，重204kg, 長1.2m, 寬0.69m, 攝像機可在距地面65mm處工作, 因此它可用來檢查可疑車輛底部?；诖?，我們借鑒了它體積小重量輕的特點，采用了長0.66m、寬0.40m、高0.20m、重65kg的機身設(shè)計，經(jīng)過詳細的負重計算采用了一組大功率的直流無刷電機驅(qū)動，不僅提高了車體的移動速度（最大達60m/min），而且使其負載能力達到65kg。 從可操作性來看，法國的TSR200 排爆機器人采用電纜(控制距離200m) 和無線電控制(控制距離300m) 。我們采用了無線AP通訊技術(shù)，完成前、后方之間的信息交流,最大遙控距離達200米。加拿大的RMI29WT排爆機器人，主要特點有:4個彩色攝像機, 圖像最大可放大128倍, 另加配高靈敏度低照度紅外攝像機; 通過手控或智能遙控現(xiàn)場拍攝可疑物圖像。我們采用CCD模擬攝像頭，配合視頻采集卡來采集、處理視頻信息，保證了反饋的高實時性。 從實時響應(yīng)能力來看，普遍的機器人采用高速CPU和32位芯片、多處理器和多功能操作系統(tǒng)，來提高機器人的實時、快速響應(yīng)能力。我們采用英特爾酷睿雙核處理器作為操作平臺，同時使用uC/OS-II實時多任務(wù)操作系統(tǒng)控制機械臂的運動，以達到實時、精確的目的。 目前國外的研究重點是機器人新的結(jié)構(gòu)、功能及可實現(xiàn)性，其目的是使機器人功能更強、柔性更大、滿足不同的需求。另外研究一些新的設(shè)計方法，探索新的高強度輕質(zhì)材料，進一步提高其負載／自重比。 總的來說，未來機器人結(jié)構(gòu)越來越靈巧，控制系統(tǒng)愈來愈簡單，但其智能性將越來越高，并將朝著一體化方向發(fā)展。
