基于单片机的智能救援机器人小车设计
摘要：设计了一种简单的基于单片机的智能救援机器人小车，设计简单，易于实现，通过现场演示，我们的设计取得了不错的结果。
关键词：单片机；智能救援；机器人小车
0 引言
近几年地震灾害频频发生，危害较大的是2008年我国的汶川大地震和今年的日本大地震，期间全世界不知又有多少危害较小的地震，这些地震带给人们的是惨痛的伤亡和巨大的经济损失。我们不能够阻挡地震事件的发生，但我们能做的还有很多，其中对伤员的救援就是一项重要的工作。
当然，灾后环境错综复杂，这对救援工具的要求是一种挑战，同时对灾后生命的探测也是一个很重要的问题。基于这两点，我们设计了一种简易的智能救援机器人小车，通过现场演示，取得了不错的效果。
1 智能小车总体框架
总体框架可以分为三大部分：环境图像采集部分、电机驱动部分和中央数据处模压电感理部分，系统框图如图1所示。
2 控制模块
智能救援小车最重要的部件，也就是它的大脑--中央处理系统。它不仅负责将环境图像采集部分送来的图像数据进行处理，还要将这些信息转化成为电机的驱动控制信号，使整车按照预定的规则前行，同时还要对其他一些辅助设备进行控制。这些一般单片机都可以实现，而对于行大功率电感驶在错综复杂环境当中的救援小车来说，有一点很重要，那就是对外界的抗干扰能力要强，于是我们选择Microchip公司的8位微控制器PIC。该控制器除了刚才说的抗干扰能力强之外，还具有速度快、移植性好等优点。
3 电源模块
救援小车整体采用可充电蓄电池供电。由于微控制器、摄像头以及电机的工作电压是不同的，我们准备了两套解决方案：一是使用模拟电路进行稳压；二是使用专门的集成稳压芯片。通过实际操作以及比较，最终选择了第二种方案。其主要优点是：a．外围电路简单，只需简单的滤波即可；b．可提供稳定的输出电压；c．制作简单、成本低。供电系统框图如图2所示。
由于摄像头需要一个9～12V的电压才能正常工作，而充电电池的电压只有6～7．2V。所以DC-DC升压电路便成为必需。DC-DC电压变换采用MC34063A集成电路，该器件内部集成了温度补偿器、比较器、动态电流带电感器限占空比可控的振荡器和一个高电流输出驱动器。
4 电机驱动模块
驱动机器人行走的两个电机需要不同的转速来实现转弯。选用的驱动芯片为L293D，它包含4个输出通道，最大输出峰值电流为12A，能同时驱动两个直流电机工作；其信号输入端和使能端接收到来自单片机的信号，控制电机的通断以及正、反转，还可以通过向使能端输入不差模电感
同占空比的方波信号来调整电机转速(PWM方式)。如图3所示，IN端口接控制信号，OUT端口接电机的两端，EN端口接使能信号。一组IN端口输入为高／低或低／高电平时，能实现电机的正／反转。一组IN端口输入均为高或低电平时，电机将停转。EN使能端为高电平时，相应端口输入信号有效；反之，则输入信号无效。在EN端输入PWM波，通过调整PWM波的占空比，即可实现电机的无级调速。
5 越障部分
越障无疑是这款智能救援机器人的突出特色。传统的救援机器人把重点都放在了如何救援，而忽略了路途的险恶，致使救援机器人有去无回。我们充分认识到这一点，在越障部分做了相当大的改进。三个车轮通过齿轮啮合组成一个大的车轮，当超声波模块检测障碍物时，整个大的车轮翻转，使其顺利越过障碍物，到达目的地，如图4所示。
6 现场采集部分
救援现场环境复杂，存在许多潜在危险，救援人员恐难进入，但救援人员又必须准确掌握现场的环境，为救援工作创造有利的条件。通过高清摄像头很好地解决了上述问题。为了实现多方位拍摄现场画面，使用舵机来控制它的旋转角度，减速电机控制它的升降。然后，画面通电感生产过无线视频传输模块发送到上位机界面上，以供救援人员参考。
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