基于GMD竞赛为平台的搜救机器人毕业论文

目录

第一章 绪论 ................................................................... 2 1.1 引言 ...................................................................................................................... 3 1.2 课题研究的背景及意义 ...................................................................................... 4 1.2.1 课题研究的背景 .......................................................................................... 4 1.2.2 课题研究的意义 .......................................................................................... 4 1.3 机器人的研究现状 .............................................................................................. 4 1.3.1 国外研究现状 .............................................................................................. 4 1.3.2 国内研究现状 .............................................................................................. 6 1.3.3 本系统研究现状 .......................................................................................... 7 第二章 搜救机器人本体结构分析 .............................................. 8 2.1.机器人定义描述 ................................................................................................ 8 2.2 机器人结构原理图 .............................................................................................. 9 2.3 微控制器 ............................................................................................................ 10 2.4 自带传感器 ........................................................................................................ 10 第三章 基于搜救竞赛为平台的搜救系统分析 .................................. 11 3.1 搜救机器人移动测量端系统分析 ..................................................................... 11

3.1.1 搜救机器人的移动系统分析 .................................................................... 12 3.1.2 搜救机器人的测量系统分析 .................................................................... 13 3.2 搜救机器人显示报警端 .................................................................................... 16 3.2.1 搜救机器人的显示端 ................................................................................ 16 3.2.2 搜救机器人的报警端 ................................................................................ 18 第四章 基于搜救竞赛为平台的系统软硬件设计 ............................... 19 4.1 系统硬件设计 .................................................................................................... 19 4.1.1 远红外火焰火焰探头的安装 .................................................................... 19 4.1.2 地面检测模块的安装 ................................................................................ 21 4.2 系统软件设计 .................................................................................................... 22 4.2.1 图形化编程 ................................................................................................ 23 4.2.2 JC 语言 ...................................................................................................... 25 结论 .......................................................................... 30 致谢 .......................................................................... 31 参考文献 ...................................................................... 32

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第一章 绪论

1.1 引言

机器人大量生产和拥入工业部门,代替人从事有害的生产活动,是新的工业革命特征之一。 1982年美国对未来机器人的发展曾用特尔斐法作过预测。预计今后十几年里,非伺服、不可编程序的机器人将绝迹。到1995年,95％的工业机器人为智能、万能和可编程的机器人。其中一项具体预测是,到1990年机器人中25％有视觉功能；20％有触觉功能。在新型装配机器人中,45％为可编程序系统。日本机器人协会预测:八十年代将是日本机器人生产发展的一个重要时期。

中国机器人的研究二十世纪七十年代开始的，至今已有30多年，到目前为止大体分为三个时期：摇篮期，规划发展期及拓广发展期。但相对于日本，美国，欧洲等发达国家来说，还处于追赶阶段；例如，美国9.11事件中，美国国内主要机器人生产公司和研究机构都组织参加了纽约世贸大厦现场的搜救工作，他们是南佛罗里达大学机器人辅助搜寻与救援研究中心，MIT的IRobot公司,美国海军的SPAWAR研究中心，以及具有五十多年历史的Foster – Miller公司等。据时代周刊报道：在最初的十天当中，救援机器人在搜救犬，人工无法抵达的狭小或危险区域找到十余具遇难者的遗体，与现场搜救工作人员找到的数量基本相同，但所花的时间却不到现场救援人员花费时间的一半。而我国在四川地震中，据资料显示，搜救机器人并未得到很好的利用，参加搜救的主要还是以消防官兵，搜救犬及支援人士。 本系统结合现实应用，分析搜救原理及具体方法，以能力风暴AS-UII机器人为依托，在此基础上，使用硬件扩展，有远红外火焰传感器，光敏传感器，AS地面灰度传感器，红外避障传感器；使用软件编辑，用vjc1.6图形化编程和jc代码程序编辑。通过对本系统的调试，最终实现了搜救机器人的搜救功能。

1.2 课题研究的背景及意义

1.2.1 课题研究的背景

机器人是人类智慧的产物，他能完成人类无法实现的作业，20世纪就已经得到社会各界人士高度重视的机器人，在21世纪更是如娇娇宠儿，得到世人关注。随着全球环境的变化，工作、生活中发生的意外事故的增多，一个必要的无人操作搜救机器人必然诞生。人类本体的搜救能力越来越显得拘束，人类在智慧上超出动物很多，但在特定环境的适应上就要比动物差很多。虽然人发明了很多的技术弥补了这一不足，但明显可以看到，舰船的灵活性比不上鱼类，飞机的灵活性比不上鸟类甚至昆虫，车辆的地形适应性比不上四条腿的动物。搜救机器人的研究可以弥补我们这方面的不足，对社会产生大的经济效益。搜救机器人的研究可以满足一些行业的需求。机器人由于其天生的多自由度，多冗余自由度，可以在狭小的空间内穿梭，可以满足在复杂环境中搜救、侦查、排除爆炸物等反恐任务；航空航天领域可用其作为行星表面探测器，轨道卫星的柔性手臂；工业上则可应用于管道排污机器人等方面。 1.2.2 课题研究的意义

1）课题研究的社会意义

搜救机器人的研究给搜救工作带来很大的方便，在灾难发生后，能够快速地投入到搜救工作中，提高搜救效率，减少人员伤亡，失踪等不幸事故，更好的为社会服务。

2）课题研究的科学意义

搜救机器人的研发，在很大程度上弥补了广茂达在搜救领域的不足，为后期更好的扩展，奠定了基础。

1.3 机器人的研究现状

1.3.1 国外研究现状

近十年来，尤其是“9.11”事件之后，美国、日本等西方发达国家在地震、火灾等救援机器人的研究方面做了大量的工作，研究出了各种可用于灾难现场救援的机器人。

1）履带式机搜救机器人

履带式机器人是为了满足军事侦察、拆除危险物等作业的需要，在传统的轮式移动机器人的基础上发展起来的。图1-1给出了目前国际上几家著名机器人公司的典型产品，他们主要是为了满足军事需要而开发的，体积普遍偏大，不太适合在倒塌的建筑物废墟中狭小空间内搜寻幸存者。

（a）Foster-Miller公司 （b）Inuktun公司的

（c）SPAWAR的

的SOLEM机器人 Minitrac机器人 urbot机器人 图 1-1 机器人公司给出的典型产品

2）可变性（多态）搜救机器人

为了能进入狭小空间展开搜救工作，要求机器人的体积要尽可能小，但体积小了搜索视野就会受到限制，为了解决这已矛盾，近年来在传统牵引式多态搜救机器人。图1-2为美国Irobot公司生产的Packbot系列机器人，packbot机器人有一对鳍形前肢，这对鳍形前肢可以帮助崎岖的地面上导航，也可以升高感知平台以便更好地观察。图1-3为加拿大inuktun公司MicroVGTV 多态搜救机器人，他可以根据搜索通道的大小及搜寻范围的远近灵活地调整形状和尺寸。

(a)正常状态 （b）直立状态

图1-2 美国Irobot公司packbot多态搜救机器人

（a）平躺状态 （b）半直立状态 （c）直立状态

图1-3 加拿大Inuktun公司Micro VGTV多态搜救机器人

3)仿生搜救机器人

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