小型環(huán)境偵測機器人系統(tǒng)及其自主導(dǎo)航技術(shù)研究.pdf

1、在發(fā)生核泄漏或者化學(xué)物質(zhì)的污染事故時,環(huán)境檢測人員經(jīng)常會遇到情況不明、高度危險、人員無法接近且使用通常手段無法檢測的區(qū)域,因而此時迫切需要能代替人進入事故現(xiàn)場作業(yè)的機器人等智能化設(shè)備。而使用搭載了檢測儀器的小型環(huán)境偵測機器人,便可以方便安全地進入污染現(xiàn)場,取回樣本,同時獲得現(xiàn)場圖片和錄像,并能夠?qū)ξ廴驹炊ㄎ?為事故處理提供依據(jù)。此外,目前大型集會活動頻繁,安保任務(wù)繁重,而對會場周圍停放的各種車輛的底部檢查是一項重要的安保任務(wù),因為汽車底

2、盤是藏匿物品,特別是炸藥等危險品的常用位置。為了保護安保人員的生命安全,此時同樣需要有小型機器人能夠代替他們進入汽車底部或一些城市狹小空間內(nèi)對可疑物品進行探測,但是目前面世的大部分機器人限于尺寸無法完成這個任務(wù)。針對這些需求,自2004年開始,東南大學(xué)遠(yuǎn)程測控技術(shù)江蘇省重點實驗室與南京軍區(qū)裝備部防化研究所開始合作研制“遠(yuǎn)程遙控環(huán)境偵測機器人”。本文以該項目為基礎(chǔ),并結(jié)合教育部創(chuàng)新工程培育項目“面向災(zāi)害偵測與應(yīng)急處理的遠(yuǎn)程控制技術(shù)”,重點

3、討論了小型遙操作環(huán)境偵測機器人系統(tǒng)及小型監(jiān)測機器人系統(tǒng)的開發(fā),包括它們的總體結(jié)構(gòu)、傳感系統(tǒng)以及人機交互系統(tǒng),此外,本文還就機器人的自主行為及其協(xié)調(diào)機制進行了探討。
　　 本文首先分析了小型遙操作環(huán)境偵測機器人的功能需求,并討論了機器人車體的結(jié)構(gòu)設(shè)計,設(shè)計了一種層次式的,具有模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、局部智能等特點的電子系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu),根據(jù)實際需要選擇了用于定位導(dǎo)航、運動控制和環(huán)境偵測工作需要的傳感器,并詳細(xì)分析和討論了機器人的傳感器系統(tǒng)以及

4、機器人操作員控制器的設(shè)計。對小型監(jiān)測機器人系統(tǒng),本文亦做了類似的討論和分析。機器人監(jiān)控系統(tǒng)是機器人系統(tǒng)的重要組成部分,是專門處理機器人在運行中的各種信息和進行人機交互活動的軟件系統(tǒng)。本文以小型監(jiān)測機器人硬件系統(tǒng)為基礎(chǔ),討論并設(shè)計了一種簡潔、高效、靈活的機器人監(jiān)控軟件系統(tǒng)。詳細(xì)介紹了監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計原則及體系結(jié)構(gòu),并闡述了針對無線傳輸帶寬窄的限制及無線網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定等問題,而提出的網(wǎng)絡(luò)帶寬自適應(yīng)的無線視頻傳輸方法的實現(xiàn)。最后將該監(jiān)控軟件系統(tǒng)應(yīng)用