一種輪履復(fù)合式森林巡防機(jī)器人平臺(tái)的研究.pdf

1、隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展,從生態(tài)保護(hù)與林業(yè)生產(chǎn)安全的角度出發(fā),亟需嚴(yán)格控制森林火災(zāi)、盜砍盜伐、非法狩獵等現(xiàn)象的發(fā)生。針對(duì)我國(guó)幅員遼闊,僅靠人力難以實(shí)現(xiàn)全面巡防與排查的現(xiàn)狀,提出一種采用輪履復(fù)合驅(qū)動(dòng)方式的森林巡防機(jī)器人平臺(tái),其具較小的外廓尺寸、較強(qiáng)的機(jī)動(dòng)性與通過(guò)性,可較好地適應(yīng)森林環(huán)境;此外,還搭載有可升降攝像機(jī)、GPS等傳感器,可將所處環(huán)境場(chǎng)景與自身位置通過(guò)無(wú)線通訊實(shí)時(shí)上傳至遠(yuǎn)程控制端,從而代替人力進(jìn)行實(shí)地森林巡防與火災(zāi)監(jiān)控,既可將巡

2、山人員從惡劣環(huán)境中解放出來(lái),也提高了火災(zāi)監(jiān)控與安全巡防的效率。
　　 針對(duì)森林環(huán)境的復(fù)雜性,圍繞機(jī)動(dòng)性、通過(guò)性、作業(yè)能力這三個(gè)要素,進(jìn)行森林巡防機(jī)器人的研究,包括機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)性能測(cè)試三部分。
　　 首先,對(duì)典型的森林地貌與常見障礙進(jìn)行分析,得出機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)約束,采用輪履復(fù)合驅(qū)動(dòng)方式取得移動(dòng)速度與越障能力的均衡;以全天候作業(yè)能力為目標(biāo),進(jìn)行一體化平臺(tái)腔體設(shè)計(jì);為擴(kuò)大相機(jī)監(jiān)控范圍,采用基于

3、多級(jí)電動(dòng)推桿的升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì);在Solidworks三維模型的基礎(chǔ)上開展虛擬樣機(jī)分析,對(duì)前述設(shè)計(jì)進(jìn)行校驗(yàn)與修正。
　　 其次,針對(duì)機(jī)器人功能要求,設(shè)計(jì)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(jìn)行直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)研究,并展開無(wú)線通訊模塊、圖像處理模塊、GPS模塊、超聲探測(cè)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(kuò)展的,根據(jù)具體需要可進(jìn)行功能模塊的添加與移除。
　　 最后,進(jìn)行機(jī)