基本信息
- 项目名称：
- 基于英特尔酷睿双核远程无线反恐机器人
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 该远程无线反恐机器人是基于Intel Core Duo双核和研祥EC5-1719CLDNA单板电脑研发而成。它主要应用于危险环境及狭小区域的检测以及危险物品的排除，根据前方反馈的视频信息远程控制排爆作业，使排爆人员的生命安全得以很好的保障。
- 详细介绍：
- 该机器人涉及到机械、电子、计算机、自动控制、无线通信以及图像处理等多项领域。其具有三大功能：远程排爆、实时监控和信息反馈。我们使用三大开发平台完成了软件开发与设计工作，分别为Visual Basic 6.0，ARM Developer Suite v1.2，Visual C++ 6.0(使用了Intel C++ 9.0编译器)，同时使用研祥工业单板电脑保证了机器人在恶劣的气候条件下的适应能力，使用双履带车体设计提高了机器人对复杂地面的适应能力。 我们成功的实现了在微小型的尺寸下高密度的驱动和紧凑的结构，使得本机器人具有体积小、移动灵活、抓取力量大、工作能力强等优点。这样机器人既有了小型机器人的机动灵活性，又有了大型机器人的强抓取和强越障能力，通用性好，可靠性高，能够在狭小复杂的空间内顺利完成排爆作业。
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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
- 一、设计目的： 世界局势多变，冲突不断，导致各种恐怖活动日益猖獗。与此同时，各类矿难事件及自然灾害层出不穷，为了避免人员伤亡的发生，反恐救援机器人呼之欲出。 二、基本思路： 机器人基于Intel Core Duo处理器和研祥EC5-1719CLDNA单板电脑，扩展使用ARM LPC2103，配备无线AP和模拟摄像头，建立在Windows XP Embedded和uC/OS-II实时多任务操作系统之上，采用多线程的编程思想，完成系统各项功能。 三、创新点 1.采用双核处理器提高了数据处理能力，保证了整个系统的实时性；2.采用多自由度的机械臂设计技术，操作灵活，可准确顺利的完成排爆作业；3.较高带宽、较大覆盖范围的全双工远程无线网络通信，完成大量视频信息传输，实现了远程遥控的可操作性。 四、技术关键： Intel Core Duo、多自由度的机械臂设计、双履带车体设计、直流无刷电机控制与驱动、ARM7 Lpc2103、802.11g无线ＡＰ、多线程编程、Winsock网络编程、Windows XP Embedded定制、uC/OS-II实时多任务操作系统。 五、主要技术指标 车体尺寸：66CM × 40CM × 20CM;最大臂展：1M;爬坡角度：45°;越障能力（可越过障碍物高度）：12CM;工作时间（连续）：2小时；车体速度：0.15m/s-0.5m/s;无线传输距离：100M;机械臂负重：≤2KG;载重：65KG.
科学性、先进性
- 首先，由于反恐排爆机器人应用场合的复杂性，所以其对环境应有很强的适应能力。鉴于此，我们选择了双履带车体设计。履带运动由直流驱动电机通过行星针轮减速器减速，减速器输出轴带动主动轮旋转，从而带动履带运动。采用定制的双面同步齿形带作为驱动履带，增大了复杂地形下的摩擦力、提高了抓地的效果，且使其的爬坡角度达到45°。 其次，机器人应具有很强的爬坡、越障、防倾覆的能力，以及准确的运动定位和灵活的可操作性，因此其驱动系统的设计和制作至关重要。鉴于此，我们选择了应用较为广泛并稳定的电气驱动方式，保证了机器人良好的平稳性和对恶劣环境的适应性。 再者，反恐机器人本身需要一个便捷、实时的通讯控制方式。由于系统本身高带宽及高传输速率的要求，我们选择无线AP来满足大量视频信息实时传送，保证了信息传输时的抗干扰性与抗丢包性，实现稳定传输；大范围无线网络覆盖，可实现远距离传输。 综上所述，该机器人实现了高性能、低价位、高技术水平、低操作要求的系统定位。
获奖情况及鉴定结果
- 2009年6月获得第七届西安高新“挑战杯”陕西省大学生课外学术科技作品竞赛特等奖
作品所处阶段
- 实验室研发阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物、图纸、磁盘、现场演示、图片、录像
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
- 一、使用说明：后端PC控制台根据前台反馈的信息，对机器人进行操作，进而完成排爆任务。 二、技术特点：本作品技术起点高、难度大，其技术特点主要体现在“两大处理器、三大操作系统”等方面： ●两大处理器：Intel Core Duo、ARM7。国际先进处理器的应 用，提供了强大的数据处理能力，保证了系统功能全面性。 ●三大操作系统：XPE、uC/OS-II以及后端PC。更好的发挥了机 器人的整体性能，确保了整个系统的实时性、可靠性和稳定性。三、市场分析：本系统主要用于对恐怖袭击事件中的各种危险物体进行排查，保证防爆人员的安全，还可应用于对下水道等管道装置的排查、海关检测以及多种场所的安检。 四、经济效益预测：预防并处理恐怖袭击是我国乃至世界的当务之急，所以对危险环境作业机器人的需要极为迫切，客观上为我国机器人发展提供了广阔的空间。从经济方面着眼，该系统功能全，成本低，在保障人民生命财产安全的同时能给国防产业带来不菲的经济效益。
同类课题研究水平概述
- 排爆机器人的研制始于20世纪60年代, 随着国际上反恐形势的日趋严峻和反恐斗争的深入,它的研制也成当今热点。 从移动性来看，英国ABP 公司生产“山猫”、“土拨鼠”及“野牛” 等都是采用轮式行走机构。其结构简单，重量轻，滚动摩擦阻力小，机械效率高，适合在较平坦的地面上行走，但由于轮子与地面的附着力不如履带式机器人，因而越野性能也不如履带式，特别是爬坡等时比较困难。基于此我们选用了双履带车体驱动，提高了机器人的环境适应能力，使其能在复杂地形上顺利进行排爆作业。 从体型来看，英国SuperM排爆机器人，重204kg, 长1.2m, 宽0.69m, 摄像机可在距地面65mm处工作, 因此它可用来检查可疑车辆底部。基于此，我们借鉴了它体积小重量轻的特点，采用了长0.66m、宽0.40m、高0.20m、重65kg的机身设计，经过详细的负重计算采用了一组大功率的直流无刷电机驱动，不仅提高了车体的移动速度（最大达60m/min），而且使其负载能力达到65kg。 从可操作性来看，法国的TSR200 排爆机器人采用电缆(控制距离200m) 和无线电控制(控制距离300m) 。我们采用了无线AP通讯技术，完成前、后方之间的信息交流,最大遥控距离达200米。加拿大的RMI29WT排爆机器人，主要特点有:4个彩色摄像机, 图像最大可放大128倍, 另加配高灵敏度低照度红外摄像机; 通过手控或智能遥控现场拍摄可疑物图像。我们采用CCD模拟摄像头，配合视频采集卡来采集、处理视频信息，保证了反馈的高实时性。 从实时响应能力来看，普遍的机器人采用高速CPU和32位芯片、多处理器和多功能操作系统，来提高机器人的实时、快速响应能力。我们采用英特尔酷睿双核处理器作为操作平台，同时使用uC/OS-II实时多任务操作系统控制机械臂的运动，以达到实时、精确的目的。 目前国外的研究重点是机器人新的结构、功能及可实现性，其目的是使机器人功能更强、柔性更大、满足不同的需求。另外研究一些新的设计方法，探索新的高强度轻质材料，进一步提高其负载／自重比。 总的来说，未来机器人结构越来越灵巧，控制系统愈来愈简单，但其智能性将越来越高，并将朝着一体化方向发展。
