创新型搜救机器人的设计与制作

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1、创新型搜救机器人的设计与制作　　摘要：该文针对新型搜救机器人的紧凑型机械结构做了详细介绍，采用迷宫算法优化了机器人的搜救程序，并指出了搜救机器人在特殊场地中的应对方法，改进后的新型搜救机器人在搜救速度和搜救效率上有了大幅度提高。　　关键词：搜救机器人；迷宫算法　　中图分类号：TP301文献标识码：A文章编号：1009-3044（2015）22-0115-02　　Abstract：ThispaperparticularlydescribestheCompactmechanicalstructureb

2、asedonthenewsearchandrescuerobot，adoptsthemazealgorithmtooptimizetherobotrescueprogram，andpointsouttheresponsemethodofthesearchandrescuerobotintheinaparticularfield.Theimprovednewsearchandrescuerobothasincreased.　　Keywords：Searchandrescuerobot，Mazealg

3、orithm　　1引言6　　搜救机器人是移动机器人的重要分支，移动机器人的重要研究技术均可用在搜救机器人上面。移动机器人自60年代初问世以来，经历40多年的发展已取得长足的进步，并正在制造业、装配业等工业领域发挥着重要作用[1]。创新型搜救机器人则是在普通搜救机器人的基础上加以改进，通过对整个机器人的机械结构、程序算法等方面进行优化设计，使得机器人在运行速度、智能化程度等方面都有较大的优势，所以能够在比赛中脱颖而出。　　2创新型搜救机器人的系统框架设计　　3系统控制方案　　创新型搜救机器人的硬件控

4、制系统如图2所示。采用玻纤板雕刻而成的双层结构底盘来加强机械系统的稳定性，电机、电池等“重量级”器件安装在双层玻纤板之间，芯片控制盒、驱动板则平行固定在上层板上，这样的机械结构既降低了整个机器人的重心，又使得机器人能够在运动中稳定行进。红外测距传感器有序的安装在上层玻纤板周围，灰度传感器安装在下层底板上，两个火焰传感器（俗称“复眼”）以前后对称的方式安装在搜救机器人顶部。通过三种传感器的联合作用，让机器人能够智能的避开禁区和障碍，顺利找到光源。　　4软件设计　　机器人搜救问题可以近似的看成迷宫求解

5、问题，故机器人采用一种基于右手法则来实现向心搜索迷宫算法。算法中采用（X，Y，Z）的三维模型，其中X、Y表示坐标，Z表示机器人在该坐标时行进的方向。根据右手法则，右转的优先级最高，当前方不能通行，机器人可以同时向左或向右转时，则统一选择向右转；若不能顺利通行则进入下一个优先级判断。　　4.1算法实现　　4.1.1避禁区算法6　　当灰度传感器检测到禁区时，根据前方PSD是否检测到障碍分为有障禁区和无障禁区两种情况分析。　　1）有障禁区本算法主要采用右手法则来实现向心搜索，当前方PSD检测到障碍，如果

6、机器人左右两侧都检测到禁区时，机器人退出禁区后右转一个较大角度，按新方向摆正后继续前进再检测是否有障碍禁区；如果机器人左侧灰度传感器检测到禁区时，机器人退出禁区后右转，相反则左转。　　2）无障禁区当前方PSD未检测到障碍，但左右两侧出现障碍时，让机器人一直退到左右两侧PSD检测不到障碍的位置，若此时有光，机器人向光的方向转向、前行，若此时无光，向右侧转向、前行。若左右两侧没有障碍，其处理方法与有障禁区相同。　　4.1.2避障碍算法　　避开障碍的算法与避开禁区的算法类似，但在实际情况中前方障碍物的位

7、置是不定的，如果用避禁区的算法来避障碍虽然可行，但其得出来的路径往往不是最短的，为了提高搜索的有效性，应根据前方障碍物的位置对避障的方法进行相应的调整。在此就障碍物可能出现的位置以及是否有光分别做以下几点讨论：　　1）若障碍物仅出现在机器人的正前、左前或右前方时，算法与有障禁区相同。　　2）机器人的左前方和正前方均有障碍物时，若无光该机器人会右转绕开障碍物，若有光则向有光的方向转向；右前方和正前方均有障碍物时，若无光机器人左转绕过障碍物，若有光则向有光的方向转向6　　3）机器人的正前方、左前方和右

8、前方均有障碍物时，若无光，该机器人会后退一段距离再右转，若有光，该机器人将会后退一段距离再向有光的方向转向[3]。　　4.1.3趋光算法　　由复眼中红外接收管的分布特点可知，当前方复眼最中央的一对红外接收管接收到的光值为最大时，可以认为此时机器人正对着光源方向。要实现趋光，只需在行进过程中不断读取14个端口的光值，确定光值最大值以及最大值所对应的端口，然后依此调整摆正机器人的运动方向，最终使机器人正对着光源行驶。　　4.2主程序流程　　任意时刻复眼接收到的光值的最大值为EM，光源灭