一種輪履復合式森林巡防機器人平臺的研究.pdf

1、隨著我國國民經濟的迅猛發(fā)展,從生態(tài)保護與林業(yè)生產安全的角度出發(fā),亟需嚴格控制森林火災、盜砍盜伐、非法狩獵等現象的發(fā)生。針對我國幅員遼闊,僅靠人力難以實現全面巡防與排查的現狀,提出一種采用輪履復合驅動方式的森林巡防機器人平臺,其具較小的外廓尺寸、較強的機動性與通過性,可較好地適應森林環(huán)境;此外,還搭載有可升降攝像機、GPS等傳感器,可將所處環(huán)境場景與自身位置通過無線通訊實時上傳至遠程控制端,從而代替人力進行實地森林巡防與火災監(jiān)控,既可將巡

2、山人員從惡劣環(huán)境中解放出來,也提高了火災監(jiān)控與安全巡防的效率。
　　 針對森林環(huán)境的復雜性,圍繞機動性、通過性、作業(yè)能力這三個要素,進行森林巡防機器人的研究,包括機器人的機械系統(tǒng)設計、電控系統(tǒng)設計、實驗性能測試三部分。
　　 首先,對典型的森林地貌與常見障礙進行分析,得出機器人機械系統(tǒng)的設計約束,采用輪履復合驅動方式取得移動速度與越障能力的均衡;以全天候作業(yè)能力為目標,進行一體化平臺腔體設計;為擴大相機監(jiān)控范圍,采用基于

3、多級電動推桿的升降機構設計;在Solidworks三維模型的基礎上開展虛擬樣機分析,對前述設計進行校驗與修正。
　　 其次,針對機器人功能要求,設計基于異步串行總線的雙層控制系統(tǒng),并采用ATMEGA128作為中央控制器。進行直流電機驅動器的設計研究,并展開無線通訊模塊、圖像處理模塊、GPS模塊、超聲探測模塊等外圍功能模塊的集成研究。此外,控制系統(tǒng)是開放可擴展的,根據具體需要可進行功能模塊的添加與移除。
　　 最后,進行機