基于ZigBee技術(shù)的多功能礦井搜救機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)計(jì)搜救機(jī)器人，具體涉及一種基于ZigBee技術(shù)的多功能礦井搜救機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]中國是一個(gè)產(chǎn)煤大國，是一個(gè)嚴(yán)重依賴煤炭能源的國家，同時(shí)也是礦難大國。每年上百次的事故發(fā)生，成千人的礦工死亡，煤礦安全形勢已經(jīng)十分嚴(yán)峻。而在礦難救援行動中，復(fù)雜的礦洞巷道，嚴(yán)重超標(biāo)的一氧化碳濃度，以及瓦斯爆炸和礦洞再次坍塌等二次災(zāi)難，都將給礦難救援帶來極大的困難。在井下的復(fù)雜環(huán)境下，傷亡往往在頃刻便會發(fā)生。當(dāng)?shù)V難發(fā)生時(shí)，大型救援設(shè)備通常都無法立即到達(dá)。廢墟空間狹小而且穩(wěn)定性差，井下存在有毒氣體等，都給人工救援帶來阻礙。因此，使用能夠代替人類執(zhí)行危險(xiǎn)、復(fù)雜的礦井搜救任務(wù)的機(jī)器人，有著其非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的是針對現(xiàn)有礦井多發(fā)狀況及搜救技術(shù)的不足，提供一種基于ZigBee技術(shù)的多功能礦井搜救機(jī)器人，該搜救機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡單、控制容易，大大提高了礦井搜救機(jī)器人的自動性、協(xié)同性和可控性，減少了搜救時(shí)間，提高了搜救效率，滿足了大規(guī)模搜救的要求。
[0004]本實(shí)用新型包括動力系統(tǒng)、生命體征探測系統(tǒng)、ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、微處理器、ZigBee無線傳輸模塊、環(huán)境檢測傳感器系統(tǒng)和電源；所述的ZigBee無線傳輸模塊位于車體內(nèi)；多個(gè)車體的ZigBee無線傳輸模塊通過ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)定位及組網(wǎng)；所述的微處理器位于車體內(nèi)，控制ZigBee無線傳輸模塊、環(huán)境檢測傳感器系統(tǒng)和生命體征探測系統(tǒng)；所述的環(huán)境檢測傳感器系統(tǒng)測量礦井中環(huán)境參數(shù)；所述的生命體征探測系統(tǒng)探測被困人員；所述的動力系統(tǒng)控制車體的運(yùn)動；所述的電源為動力系統(tǒng)、微處理器、生命體征探測系統(tǒng)、ZigBee無線傳輸模塊及環(huán)境檢測傳感器系統(tǒng)供電。
[0005]所述的微處理器采用ARM為主核心，型號為STM32F103RC ;所述ZigBee無線傳輸模塊的TX1、RX1腳分別與微處理器的29、30腳相連；所述的環(huán)境檢測傳感器系統(tǒng)包括煙霧傳感器和溫濕度傳感器；煙霧傳感器采用MQ2煙霧傳感器，溫濕度傳感器采用M2301數(shù)字溫濕度傳感器；煙霧傳感器的輸出腳ADC1與微處理器的11腳相連；數(shù)字溫濕度傳感器的輸出引腳ADC2與微處理器的20引腳相連；所述的生命體征探測系統(tǒng)包括紅外傳感器和紅外攝像頭；紅外傳感器采用BIS0001熱釋電紅外傳感器；紅外攝像頭的TX2、RX2腳分別與微處理器的51腳、52腳相連；紅外傳感器的觸發(fā)腳EXTER1與微處理器的41腳相連；所述ZigBee無線傳輸模塊、煙霧傳感器、溫濕度傳感器、紅外攝像頭和紅外傳感器的VCC端都與電源相連，GND端均接地。
[0006]所述的動力系統(tǒng)包括電機(jī)Ma、電機(jī)Mb、電機(jī)Mc、電機(jī)Md、第一驅(qū)動器和第二驅(qū)動器；電機(jī)Ma和電機(jī)Mb控制車體的兩個(gè)前輪，電機(jī)Me和電機(jī)Md控制車體的兩個(gè)后輪；第一驅(qū)動器控制電機(jī)Ma和電機(jī)Mb，第二驅(qū)動器控制Me和電機(jī)Md ;微處理器的型號為STM32F103RC ;微處理器的2?10腳依次接第一驅(qū)動器的輸入端口 IN1、IN2、IN3、IN4及第二驅(qū)動器12的輸入端口 IN1、IN2、IN3、IN4。微處理器的58、59、61、62腳依次接入第一驅(qū)動器和第二驅(qū)動器的兩個(gè)使能端。
[0007]所述的電源采用鋰電池。
[0008]所述的紅外攝像頭通過支撐桿連接于車體，且與支撐桿構(gòu)成球鉸鏈；所述的支撐桿可伸縮。
[0009]本實(shí)用新型的有益效果:
[0010]本實(shí)用新型將ARM處理器與ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，利用ARM平臺搭建智能搜救機(jī)器人控制核心，并配套環(huán)境檢測傳感器系統(tǒng)和生命體征探測系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)礦井搜救機(jī)器人與移動終端的聯(lián)系，救援人員通過對回傳的視頻和環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，實(shí)時(shí)調(diào)整機(jī)器人的位置和行動情況，從而對搜救做出判斷。本實(shí)用新型的ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)多輛搜救機(jī)器人的精確定位及組網(wǎng)，便于搜索的遍歷性和快速性；環(huán)境檢測傳感器系統(tǒng)能夠測量多個(gè)環(huán)境參數(shù)，實(shí)時(shí)提供環(huán)境信息，為救援人員制定救援路線提供環(huán)境因素；生命體征探測系統(tǒng)能夠及時(shí)地發(fā)現(xiàn)被困人員，第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)生命狀態(tài)，便于救援人員快速找到亟需救援的被困人員。
【附圖說明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型的機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2為本實(shí)用新型中車體內(nèi)部元器件的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0013]圖3-1為本實(shí)用新型中第一驅(qū)動器的電路連接圖；
[0014]圖3-2為本實(shí)用新型中第二驅(qū)動器的電路連接圖；
[0015]圖4為本實(shí)用新型的搜救流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0017]如圖1所示，基于ZigBee技術(shù)的多功能礦井搜救機(jī)器人，包括動力系統(tǒng)1、生命體征探測系統(tǒng)3、ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)4、微處理器8、ZigBee無線傳輸模塊9、環(huán)境檢測傳感器系統(tǒng)和電源。ZigBee無線傳輸模塊9位于車體2內(nèi)；微處理器采用ARM為主核心，位于車體2內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對ZigBee無線傳輸模塊9、環(huán)境檢測傳感器系統(tǒng)和生命體征探測系統(tǒng)的控制；多個(gè)車體2的ZigBee無線傳輸模塊9通過ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)4實(shí)現(xiàn)定位及組網(wǎng)；環(huán)境檢測傳感器系統(tǒng)測量礦井中多個(gè)環(huán)境參數(shù)，實(shí)時(shí)提供環(huán)境信息；生命體征探測系統(tǒng)3能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)被困人員，第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)生命狀態(tài)，并具有避障功能；動力系統(tǒng)1實(shí)現(xiàn)對搜救機(jī)器的運(yùn)動軌跡控制；電源采用鋰電池，體積小、蓄能大，為動力系統(tǒng)1、微處理器、生命體征探測系統(tǒng)3、ZigBee無線傳輸模塊9及環(huán)境檢測傳感器系統(tǒng)供電。
[0018]如圖2所示，微處理器8的型號為STM32F103RC ；ZigBee無線傳輸模塊9的TX1、RX1腳分別與微處理器8的29、30腳相連，從而實(shí)現(xiàn)多個(gè)車體2的自主組網(wǎng)及精確定位；環(huán)境檢測傳感器系統(tǒng)包括煙霧傳感器5和溫濕度傳感器7 ;煙霧傳感器5采用MQ2煙霧傳感器，溫濕度傳感器7采用M2301數(shù)字溫濕度傳感器；煙霧傳感器5的輸出腳ADC1與微處理器的11腳相連，微處理器的ADC采樣煙霧傳感器的輸出電壓，從而判斷礦井環(huán)境下的空氣煙霧含量；數(shù)字溫濕度傳感器7的輸出引腳ADC2與微處理器的20引腳相連，微處理器的ADC采樣數(shù)字溫濕度傳感器7的輸出電壓，從而