專利名稱：一種搜救定位系統(tǒng)機器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種搜救定位系統(tǒng)機器人。
背景技術(shù)：
世界上許多國家都在研制軍用機器人、掃雷機器人、排爆機器人和消防機器人等危險作業(yè)機器人。救災(zāi)機器人是機器人的一個新興發(fā)展領(lǐng)域，屬于危險作業(yè)機器人的一個分支，具有危險作業(yè)機器人的特點。在世界各地，由于自然災(zāi)害、恐怖活動和各種突發(fā)事故等原因，災(zāi)難經(jīng)常發(fā)生。在災(zāi)難救援中，救援人員必須在非常短的時間(約48小時)用于在倒塌的廢墟中尋找幸存者，否則發(fā)現(xiàn)幸存者的幾率幾乎為零。在這種緊急而危險的環(huán)境下，救災(zāi)機器人可以為救援人員提供幫助。因此，將具有自主智能的救災(zāi)機器人用于危險和復(fù)雜的災(zāi)難環(huán)境下“搜索和營救”幸存者，是機器人學(xué)中的一個新興而富有挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域。 本發(fā)明集先進的機械、電子、信息、控制工程等技術(shù)于一身，用于搜索探測幸存者、清理災(zāi)害現(xiàn)場、勘探化學(xué)品泄漏等多種領(lǐng)域，具有體積小、成本低、可控性強等特點。

發(fā)明內(nèi)容
針對以上現(xiàn)有救援機器人的設(shè)計需要，本發(fā)明的目的在于提供一種搜救定位系統(tǒng)機器人，可以實現(xiàn)在救援現(xiàn)場全方位的搜尋幸存者，并通過呼救信息對幸存者具體方位進行定位，其位置誤差在0. 5m范圍內(nèi)，同時可以通過GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)實時監(jiān)視機器人的方位，實現(xiàn)搜救范圍廣，定位精度高和更強的實用性。本發(fā)明為了達到上述目的，采用如下的技術(shù)方案提供一種搜救定位系統(tǒng)機器人， 包括機械運動機構(gòu)、攝像頭和控制系統(tǒng)部分；
所述的機械運動機構(gòu)由車體機構(gòu)、主電動機和舵機構(gòu)成，所述的車體機構(gòu)含有車體、 驅(qū)動輪、履帶、行星輪、曲柄、同步帶、擺桿、導(dǎo)向輪、主臂桿、齒輪D、齒輪A、齒輪B、齒輪C、 齒輪E和同步帶輪，所述的車體兩側(cè)通過驅(qū)動輪軸和導(dǎo)向輪軸對稱地安裝有驅(qū)動輪和導(dǎo)向輪，擺桿安裝在驅(qū)動輪軸和導(dǎo)向輪軸上，主臂桿固定在擺桿中點，行星輪通過曲柄安裝在主臂桿的上部，主臂桿上安裝有同步帶，履帶繞著驅(qū)動輪、導(dǎo)向輪和行星輪，舵機和主電動機安裝在車體內(nèi)，舵機通過與舵機同軸的齒輪E與齒輪A嚙合，雙聯(lián)齒輪B、雙聯(lián)齒輪C和齒輪 D嚙合，攝像頭安裝在車體上方；
所述的控制系統(tǒng)由人體熱釋紅外檢測單元、聲音采集定位單元、GPS衛(wèi)星定位單元、 NiosII軟核處理器控制單元組成，所述的人體熱釋紅外檢測單元采用P^人體熱釋電紅外傳感器P2288和BISS0001芯片，傳感器P2288安置在車體的各個方向，所述的聲音采集定位單元由0PA277芯片、NE5532芯片和TLV2553芯片構(gòu)成，采用四路呈立體坐標式分布在車體的前后與左右；所述的GPS衛(wèi)星定位單元由內(nèi)置天線的GPS模塊SR-92構(gòu)成，安裝在車體上；所述的NiosII軟核處理器控制單元采用FPGA芯片EP3C16F484C6N構(gòu)成；所述的人體熱釋紅外檢測單元與NiosII軟核處理器控制單元單向電連接，NiosII軟核處理器控制單元與GPS衛(wèi)星定位單元單向電連接；所述的聲音采集定位單元與NiosII軟核處理器控制單元雙向電連接。本發(fā)明所述的機械運動機構(gòu)是通過的主電動機帶動驅(qū)動輪運動，使履帶轉(zhuǎn)動，舵機通過與舵機機同軸的齒輪E與齒輪A嚙合，一方面帶動主臂桿轉(zhuǎn)動；另一方面通過雙聯(lián)齒輪B、雙聯(lián)齒輪C和齒輪D的嚙合，帶動同步帶輪旋轉(zhuǎn)；同步帶輪通過同步帶傳動進一步使安裝有行星輪的曲柄回轉(zhuǎn)。本發(fā)明所述的齒輪A與齒輪D齒數(shù)相同，齒輪B與齒輪C齒數(shù)相同，當舵機工作時， 主臂桿轉(zhuǎn)過的角度與曲柄的絕對轉(zhuǎn)角大小相等、方向相反。本發(fā)明所述的行星輪的運動軌跡按如下運動方程設(shè)計
權(quán)利要求
1.一種搜救定位系統(tǒng)機器人，包括機械運動機構(gòu)、攝像頭和控制系統(tǒng)，其特征在于所述的機械運動機構(gòu)由車體機構(gòu)、主電動機和舵機構(gòu)成，所述的車體機構(gòu)含有車體、驅(qū)動輪、履帶、行星輪、曲柄、同步帶、擺桿、導(dǎo)向輪、主臂桿、齒輪D、齒輪A、齒輪B、齒輪C、 齒輪E和同步帶輪，所述的車體兩側(cè)通過驅(qū)動輪軸和導(dǎo)向輪軸對稱地安裝有驅(qū)動輪和導(dǎo)向輪，擺桿安裝在驅(qū)動輪軸和導(dǎo)向輪軸上，主臂桿固定在擺桿中點，行星輪通過曲柄安裝在主臂桿的上部，主臂桿上安裝有同步帶，履帶繞著驅(qū)動輪、導(dǎo)向輪和行星輪，舵機和主電動機安裝在車體內(nèi)，舵機通過與舵機同軸的齒輪E與齒輪A嚙合，雙聯(lián)齒輪B、雙聯(lián)齒輪C和齒輪 D嚙合，攝像頭安裝在車體上方；所述的控制系統(tǒng)由人體熱釋紅外檢測單元、聲音采集定位單元、GPS衛(wèi)星定位單元、 NiosII軟核處理器控制單元組成，所述的人體熱釋紅外檢測單元采用P^人體熱釋電紅外傳感器P2288和BISS0001芯片，傳感器P2288安置在車體的各個方向，所述的聲音采集定位單元由0PA277芯片、NE5532芯片和TLV2553芯片構(gòu)成，采用四路呈立體坐標式分布在車體的前后與左右；所述的GPS衛(wèi)星定位單元由內(nèi)置天線的GPS模塊SR-92構(gòu)成，安裝在車體上；所述的NiosII軟核處理器控制單元采用FPGA芯片EP3C16F484C6N構(gòu)成；所述的人體熱釋紅外檢測單元與NiosII軟核處理器控制單元單向電連接，NiosII軟核處理器控制單元與GPS衛(wèi)星定位單元單向電連接；所述的聲音采集定位單元與NiosII軟核處理器控制單元雙向電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種搜救定位系統(tǒng)機器人，其特征在于所述的機械運動機構(gòu)是通過的主電動機帶動驅(qū)動輪運動，使履帶轉(zhuǎn)動，舵機通過與舵機同軸的齒輪E與齒輪A 嚙合，一方面帶動主臂桿轉(zhuǎn)動；另一方面通過雙聯(lián)齒輪B、雙聯(lián)齒輪C和齒輪D的嚙合，帶動同步帶輪旋轉(zhuǎn)；同步帶輪通過同步帶傳動進一步使安裝有行星輪的曲柄回轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種搜救定位系統(tǒng)機器人，其特征在于所述的齒輪A與齒輪D齒數(shù)相同，齒輪B與齒輪C齒數(shù)相同，當舵機工作時，主臂桿轉(zhuǎn)過的角度與曲柄的絕對轉(zhuǎn)角大小相等、方向相反。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種搜救定位系統(tǒng)機器人，其特征在于所述的人體熱釋紅外檢測單元與NiosII軟核處理器控制單元單向電連接，熱釋紅外傳感器的第2引腳 S與紅外傳感信號處理器BISS0001的第14引腳IIN+連接并通過電容Cl、電阻Rl接地，第 1引腳D接5V的電源，第3引腳G接地；BISS0001的第1引腳A通過單刀雙擲開關(guān)分別與 5V電源和地連接，第3引腳RRl通過電阻R9與其第4引腳RCl連接并通過電容C6接地， 第6引腳RC2通過電阻R8與其第5引腳RRl連接并通過電容C7接地，第9引腳VC通過電阻R2與5V電源連接并通過光敏電阻RTl接地，第10引腳IB通過電阻R3接地，第12引腳 2V0UT通過電容C3、電阻R6與其第13引腳2IN-連接，再通過電解電容C2、電阻R5與第16 引腳IOUT連接，再通過電容C3、電阻R4與第15弓丨腳IIN-連接，第15弓丨腳IIN-通過電解電容C5、電阻R7接地，第8引腳RESET、第11引腳VDD與5V的電源連接，第7引腳VSS接地，第2引腳VO通過電阻RlO與DEO開發(fā)板上的擴展槽GPIOO的第5弓丨腳GPI00_D2連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種搜救定位系統(tǒng)機器人，其特征在于所述聲音采集定位單元與MosII軟核處理器控制單元雙向電連接，聲音采集定位單元含有全向駐極體麥克風、第一二級濾波器NE5532，分別稱為U2、U3，4個反向比例放大器NE5532，分別為U4 U7 ； 全向駐極體麥克風的第1引腳通過電容C2、電阻R3與前置運算放大器0PA277的第2弓丨腳連接，并通過電阻R1、電阻R2與5V電源連接，0PA277第2引腳直接接地；前置運算放大器 0PA277的第3引腳接地，第3引腳通過電阻R4、電容C5與其第6引腳連接，0PA277的第6 引腳通過電容C6、電阻R5、電阻R9、電阻RlO與第一級帶通濾波器U2的第6引腳連接，U2 的第3引腳分別通過電容C7、電容C8和電阻R7、電阻R8接地，U2的第2引腳通過電阻Rl 1 接地，U2的第6引腳通過電阻R11、電阻R12、電阻R13接地，并通過電阻R14、電阻17、電阻R18與第二級濾波器U3的第6引腳連接；U3的第3引腳分別通過電容C9、電容ClO和電阻R15、電阻R16接地，U3的第2引腳通過電阻R19接地，U3的第6引腳通過電阻R19、 電阻R20、電阻R21接地；U3的第6引腳與通過電阻R22與反向比例放大器U4的第2引腳連接，再通過電阻R23與U4的第6引腳連接；U4的第3引腳與+2. 5V的參考電壓連接， 第6引腳通過電阻RM與A/D轉(zhuǎn)換芯片TLV2553的第1引腳ANO連接；其他4路相同的電路分別通過電阻R27、電阻R30、電阻R33與TLV2553的第2引腳ANl、第3引腳AN2、第4引腳AN3連接；TLV2553的第15引腳CS、第16引腳Dout、第17引腳Din、第18引腳SCK、第 19引腳EOC分別通過電阻R40、電阻R39、電阻R38、電阻R37、電阻R36與DEO開發(fā)板上的擴展槽GPIOO的第21引腳PIN_H26、第19引腳PIN_J24、第17引腳PIN_H24、第15引腳PIN_ G25、第13引腳PIN_G24連接；TLV2553的第14引腳REF+、第20引腳VCC與+5V電源連接， 第10引腳GND、第13引腳REF-接地。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種搜救定位系統(tǒng)機器人，包括機械運動機構(gòu)、攝像頭和控制系統(tǒng)，機械運動機構(gòu)由車體機構(gòu)、主電動機和舵機構(gòu)成，控制系統(tǒng)中含有四個控制單元，其中人體熱釋紅外檢測單元與NiosII軟核處理器控制單元單向電連接，NiosII軟核處理器控制單元與GPS衛(wèi)星定位單元單向電連接；聲音采集定位單元與NiosII軟核處理器控制單元雙向電連接。本發(fā)明采用在FPGA芯片EP3C16F484C6N內(nèi)定制NiosII軟核處理器作為控制核心，通過對人體輻射紅外線和聲音的雙重檢測搜索幸存者，通過GPS衛(wèi)星定位幸存者的位置。本機器人具有體積小巧、成本低廉和定位準確的特點，能夠代替人力在救援現(xiàn)場搜索幸存者。
文檔編號G01J5/00GK102211624SQ20111010572
公開日2011年10月12日 申請日期2011年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月27日
發(fā)明者何昆健, 劉經(jīng)龍, 張懷, 彭岳齊, 李亞敏, 沈耀東, 王典洪, 辛桂陽, 陳分雄, 陳春暉 申請人:中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)