基本信息
- 项目名称：
- 仿生环境检测机器人
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 针对在特殊情况下需要对未知环境进行某些参数的检测，所以设计了可以远程控制及对环境信息进行实时采集和分析的环境检测机器人。本系统采用陆空两栖结构，搭载多种传感器，采用远近程两种通信方式通过上位机实现了对指定环境信息的精准检测，并通过通讯模块将采集到的环境数据传送至计算机，在上位机上实现对信息的实时显示和存储。
- 详细介绍：
- 本系统的设计由五部分构建，分别为机械控制部分，环境信息采集部分，通信部分，功能辅助部分及上位机部分。 机械控制主要负责舵机的协调组合动作，以实现六足机构的前进、后退、左转、右转四项基本动作和控制飞行器的上升、下降、前进、后退、左转、右转使其能在复杂的环境中灵活动作；环境信息采集通过传感器组能够检测包括温湿度信息、光照信息、紫外线信息、烟雾信息、风速风向信息、气压信息、经纬度信息、海拔信息、振动信息、金属探测信息、人体热释电红外信息等在内的众多环境信息参数，并可根据具体任务要求任意扩展；通信通过nRF905无线数据传输模块或GSM模块将采集的信息参数实时准确的进行传输；功能辅助在本设计中主要包括GPS定位、数字罗盘判别方位、超声波测距、2.4G无线图像声音数据传输可使其在复杂环境下迅速准确确定当前经纬坐标，判别运动方向，获知距离四周距离，查看当前所处周围环境并能听取所处环境的声音，以便准确无误确定地点完成探测任务；上位机通过VB设计的显示界面，实时显示当前环境信息的各项参数及指标，并将某些参数以图线的形式形象直观的显示。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 在特定情况下需要针对具体任务对未知环境的某些参数进行检测，然而如果环境比较复杂和气候条件比较恶劣，则应在保证安全的前提下完成探测任务，因而最好的解决方案莫过于使用机器人对环境进行检测，所以设计了可以远程控制及对环境信息进行实时采集和分析的环境检测机器人。本系统采用陆空两栖结构，搭载多种传感器，采用远近程两种通信方式通过上位机实现了对指定环境信息的精准检测，并通过通讯模块将采集到的环境数据传送至计算机，在上位机上实现对信息的实时显示和存储。 本系统采用陆空两栖搭载平台，机动灵活性优良，能够快速执行控制指令；采集到的环境信息齐全，且扩展性好，可根据具体任务随时扩展检测模块以满足任务要求；采用GSM和NRF905远近程两种通信模式；上位机可将环境信息以图线形式实时准确的显示并存储，界面友好，易于操作和分析。
科学性、先进性
- 在特定情况下需要针对具体任务对未知环境的某些参数进行检测。然而如果环境比较复杂和气候条件比较恶劣，则应在保证安全的前提下完成探测任务，因而最好的解决方案莫过于使用机器人对环境进行检测。 现有探测器一般采用轮式或履带式作为搭载平台，而本设计采用由四轴飞行器与六足机器人构成的陆空两栖机构，具有极强的机动灵活性，不受地形环境限制，可根据远程控制指令快速执行动作，满足宽范围内各种复杂环境中的观测需要；本设计采用远程近程两种通信模式，可以根据具体情况自由选择最优控制通信方式；现在一般的环境信息采集系统均为对特定区域特定环境要素进行长期固定的观测，因而在测量的灵活性上还不尽人意，而且采集的信息比较单一，根据需要进行升级和拓展有一定难度，本系统采用模块化设计，信号采集端预留出多种接口，只需连接所需模块和升级软件便可拓展出新的功能，极大地减少了开发时间和成本。
获奖情况及鉴定结果
- 2010年度大学生科技创新项目成功结项； 2010年安阳工学院“挑战杯”一等奖；
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 可转让使用权
作品可展示的形式
- 实物、产品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明：本设计以上位机作为操作页面，形象直观，根据不同任务要求配置相应的传感器和采集模块，启动机器人后根据GPS采集的经纬坐标和数字罗盘采集的方位坐标确定其地理位置信息，通过2.4G无线图像声音传输模块观测其周边环境信息，由上位机通过GSM网络或nRF905无线遥控数据采集终端至指定地点，开始对周围环境进行检测，同时将采集到的环境信息发送回上位机，由上位机显示信息并存储。 技术优势：陆空两栖机构，适应能力强，机动灵活；采集信息范围广，信息精准；模块化设计，易于拓展和升级；上位机操作，图线显示，形象直观；远近程两种模式采集控制。 适用范围：特殊环境下的环境信息检测。 市场分析和经济效益：可灵活移动的环境信息采集终端在众多的场合都可应用，例如化工厂有毒有害环境下的信息采集，消防营救场合下的信息采集等都可发挥其作用，因而有较大的市场潜力。
同类课题研究水平概述
- 现今国内外环境信息采集有些采用固定台站，以针对特定区域进行长期监测。所采集的信息主要有温度、湿度、气压、光强、风速、风向、降水量。采集到的数据以有线方式传送至数据中心。此种方案能够保证可充分保证数据传输畅通完整，缺点是使用线缆传输数据不够灵活，线缆铺设比较麻烦。较新的研究有采用GPRS移动网络进行数据的传送。GPRS系统可提供广域的无线IP连接。在移动通信公司的GPRS业务平台上构建环境信息采集传输系统，实现环境信息采集点的无线数据传输具有可充分利用现有网络。并且GPRS网络有覆盖范围广、数据传输速率高、系统的传输容量大、良好的实时响应与处理能力等优点。但初期投入和后续通信费用相对较高，且固定台站难以被快速部署，在应对特殊环境和突发事件方面有很多不足。有些环境信息采集系统也以可移动平台作为载体，使整个系统的灵活性大为提高，能够应对某些特殊条件下信息采集的需要，但系统设计完成之后就只能针对一些特定的环境信息进行监测。当遇到一些新情况时，就难以根据需要拓展出新的功能。这在一定程度上限制了环境信息采集系统的适用范围。为了解决上述方案存在的不足，我们设计了本系统，将环境信息采集器搭建在六足机器人为机械载体的系统。且信息采集器采用模块化设计，预留出扩展端口。这样本系统不仅具有较强的机动灵活性，而且还能够根据具体任务扩展出相应的功能。因而本系统可用于受限空间、有毒有害气体等特殊环境下的信息采集。
