设计并实现了一套功能高度集成的无线遥控机器人平台,由履带排爆机器人与手持控制终端组成。机器人搭载的传感器侦测环境状态并发送给手持终端,终端远程控制机器人动作,实现危险爆炸物排除与危险有害环境监测,防止人员受伤害,方案具有成本低、体积小、功耗低、可移植性与扩展性强等特点。
系统框架:机器人由视频采集传输模块、机械模块、环境信息感知模块、无线通信模块与控制模块构成。控制模块经无线通信获取命令:读取命令时读取环境参数发回终端,动作命令时控制运动或机械臂抓取爆炸物。图像传输与行动控制使用不同无线信道,图像采集后直接交无线路由器发出、不受主处理器控制。手持终端由控制模块、摇杆数据采集模块、显示模块及无线通信模块构成。
硬件设计:手持终端以STM32F103zeT6(Cortex-M3,72MHz)为核心,A/D与GPIO接四路摇杆模块、串口接HC-11无线模块(433MHz、半双工、9600b/s)、SPI接TFT液晶显示传感器数据;图像用手机/平板/PC经WiFi显示。履带机器人主控亦用STM32F103,底盘由两直流电机驱动,机械臂为五自由度(五舵机+抓手),摄像头云台用三舵机;机械驱动模块由STC11F32XE与外围电路构成,产生PWM控制前进后退转向及舵机。视频用罗技USB摄像头,经刷成OpenWrt的TP-LINK WR703N路由器经WiFi发送。环境传感器包括MPU6050数字陀螺仪(串口、115200b/s,内置姿态解算器配合卡尔曼滤波)、温湿度传感器(单总线,5字节数据)、一氧化碳/有害烟尘/甲烷气敏传感器(A/D采样电压)。
软件设计:Keil环境下C语言编写,主从机方式通信。手持终端循环读取A/D转换值,摇杆有移动则编码发送,否则定时发传感器读取指令并校验显示。机器人接收命令包后解析为机械操作或传感器读取命令,按编号控制对应电机、舵机。
实测表明能通过手机/终端实时显示视频与传感器信息,摇杆远距离遥控机器人运动、机械臂抓取释放及云台调整。该方案成本低、体积小、功耗低、可移植性与扩展性强。


