馬喆 馬小帆 馬銀祥 王飛洋 李泓漩

摘 要：由于近幾年自然災(zāi)害頻頻發(fā)生。本文就利用ARM Cortex內(nèi)核單片機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、WiFi模塊，攝像頭和舵機(jī)等諸多模塊制作了基于WiFi技術(shù)的智能搜救機(jī)器人，此機(jī)器人以STM32單片機(jī)為主控芯片控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)和舵機(jī)進(jìn)行機(jī)器人的正常行走便于前往一些狹小的、危險(xiǎn)的地方進(jìn)行勘察和一些食物的補(bǔ)給，以及控制WiFi模塊和攝像頭讓營(yíng)救人員可以通過手機(jī)控制機(jī)器人的行走方向和行走速度并且將一些重要的圖像傳送至營(yíng)救人員的手機(jī)幫助營(yíng)救人員及時(shí)確定被困人員的位置為營(yíng)救人員爭(zhēng)取更多的時(shí)間和安全性。

關(guān)鍵詞：STM32;攝像頭;WiFi;環(huán)境監(jiān)測(cè);人員搜救

近年來地震、泥石流等自然災(zāi)害頻發(fā)為人們的生命財(cái)產(chǎn)帶來了極大的生命財(cái)產(chǎn)威脅，災(zāi)后搶險(xiǎn)救援工作更是因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境復(fù)雜、通訊中斷等問題變得極為困難。通過WiFi網(wǎng)絡(luò)控制的機(jī)器人能夠有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)機(jī)器人的操控局限性，也可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)視頻圖像傳輸以及機(jī)器人攜帶傳感器的相關(guān)信息采集，更能夠是機(jī)器人的控制端便捷化，多樣化。

1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

該機(jī)器人是以STM32單片機(jī)、WiFi模塊、電源模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、攝像頭模塊，溫濕度傳感器，直流電機(jī)和舵機(jī)等構(gòu)成，總體控制過程是通過手機(jī)向WiFi模塊發(fā)送信號(hào)WiFi模塊接收到信號(hào)傳給單片機(jī)系統(tǒng)，單片機(jī)系統(tǒng)處理信號(hào)并傳送信號(hào)給電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊進(jìn)而控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)和舵機(jī)的運(yùn)動(dòng)，攝像頭模塊將拍攝到的畫面通過WiFi模塊傳送到手機(jī)方便營(yíng)救人員勘察被困人員周圍的狀況并通過溫濕度傳感器測(cè)得被困人員周圍的溫度與濕度方便營(yíng)救人員判斷被困人員急需的物品用機(jī)器人身上的機(jī)械臂將所需物品送給被困人員這樣將達(dá)到此機(jī)器人所研究制作的目的。

2 硬件設(shè)計(jì)

（1）采用WiFi控制模塊和手機(jī)終端進(jìn)行連接，操作簡(jiǎn)單。

（2）體積小，采用雙履帶式底盤，履帶具有很強(qiáng)的附著能力，可適應(yīng)各種地形的特性，便于進(jìn)行實(shí)時(shí)搜救工作。

（3）采用無線通信技術(shù)傳輸信息，傳遞效率高，可以實(shí)行各種復(fù)雜情況的及時(shí)通信。

（4）采用視頻攝像頭可以實(shí)現(xiàn)狹小地形的圖像，視頻傳輸，方便坍塌部分的空隙間的圖像傳輸，有利于救援的進(jìn)行。

（5）采用機(jī)械臂，可以使機(jī)器人攜帶水和食物進(jìn)入坍塌區(qū)域，滿足被困人員基本的需求，為救援延長(zhǎng)了時(shí)間，增加被困人員的存活幾率。

（6）溫濕度傳感器，適應(yīng)能力強(qiáng)，易于獲得較為集中的數(shù)據(jù)，可以用于測(cè)區(qū)被困人員周圍的溫度和濕度，有利于對(duì)被困人員進(jìn)行及時(shí)有效的搶救。

3 軟件設(shè)計(jì)

程序采用模塊化編程的方法使得整個(gè)程序布局清晰可見，軟件采用傳統(tǒng)的keil5編程軟件，主要程序設(shè)計(jì)就是單片機(jī)控制電機(jī)和舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)并且實(shí)現(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)與WiFi控制模塊之間的信息交換。

本文使用PWM來控制電機(jī)和舵機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，使得電機(jī)和舵機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向都是程序可以控制的，單片機(jī)與WiFi模塊之間通過串口進(jìn)行信息傳輸，串口相對(duì)于其他通信方式簡(jiǎn)單明了傳輸信息更加可靠，其他模塊可通過與單片機(jī)的IO口相連接來給單片機(jī)傳輸一些信息，這樣就可完成搜救機(jī)器人的軟件編寫。具體執(zhí)行框圖如圖1所示。

5 結(jié)束語

由國(guó)內(nèi)外地震救援的經(jīng)驗(yàn)來看，救援的快速性決定了救援工作的成敗。被救援人員越快受救，生還的幾率也就越大。在救援工作開展過程中，時(shí)間=生命，所以我們的機(jī)器人有很好的實(shí)用價(jià)值。綜合當(dāng)代比較先進(jìn)的攝像頭拍攝技術(shù)和WiFi控制技術(shù)，同時(shí)還在傳統(tǒng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上進(jìn)行了改進(jìn)。通過運(yùn)用產(chǎn)品創(chuàng)新技術(shù)的模塊化建模的理論知識(shí)，成功為本產(chǎn)品的制作提供了理論依據(jù)。本產(chǎn)品應(yīng)用前景好，制作比較簡(jiǎn)便，有很大的研究?jī)r(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]韋巍，何衍.智能控制基礎(chǔ)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2008.