刘智中 张里 陈斯 谭金焘 熊丰

摘要：为实现地形勘测与救援以STM32为主控模块，设计的一款可以进行复杂地形勘察、救援、侦查等任务的智能勘测蜈蚣机器人。该项目利用无线数据传输技术、图像采集技术、PWM舵机控制技术等技术融合，通过上位机与下位机进行信息传输，调整自身运动，适应各种地形，并与Pc机交互构建。蜈蚣机器人利用其灵活性可进行复杂地质勘查、人员搜救等。在未来地质调研，地震搜查，艰难地形的侦查方面有很大的应用前景。

关键词：STM32;智能蜈蚣机器人;无线控制;复杂地形作业

中图分类号：TP242 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2020）05-0142-01

0前言

2000年以来，仿生机器人学正在机器人领域占有越来越重要的位置。仿生蜈蚣形机器人区别于传统的利用腿或履带移动的机器人。它模仿蛇的动作，稳定性好、横截面小、高柔性，这些特点使得仿生蜈蚣形机器人能够进入因地震或火灾等灾害而倒塌的建筑物内部进行人们不能涉足的危险场所执行搜寻和检测维护任务。阱

1系统整体设计及原理

该机器人主要由上位机与下位机构成。上位机包含了蓝牙模块，语音模块，与视频模块，其中蓝牙模块用于上位机与PC机和手机之间的信息交互，语音模块则是通过对语音的识别与分析而执行不同的指令，视频模块对图像进行处理与传输;下位机主要是与上位机进行信息交互和采集信息，进行动作协调使其适应地形。

1.1硬件模块技术设计

无线控制模块：发射电路;采用多个可变电位器将控制者的控制動作转变为模拟控制信号，发射端的单片机将输入的多路模拟信号经过A/D转换后变为数字信号，再进行编码并由串行口送到发射模块发射。

语音模块：对输入语音预处理和特征提取。该模块支持语音搜索，语音执行命令，直接通过语音操作仿生机器人，能连续识别语音指令串。

多路舵机驱动系统：控制电路板接受来自信号线的控制信号，控制电机转动，电机带动一系列齿轮组减速后传动至输出舵盘。舵机的输出轴和位置反馈电位计是相连的，舵盘转动的同时，带动位置反馈电位计，电位计将输出一个电压信号到控制电路板，进行反馈，然后控制电路板根据所在位置决定电机转动的方向和速度，从而达到目标停止。

1.2系统机构设计

该机器人包括控制器以及由若干行走单元1首尾铰接而形成的条形主体，部分或全部行走单元1的两侧中至少一侧设有与控制器的信号输入端连接的传感器，从而形成条形主体的触手;包括湿度传感器、温度传感器与PH值传感器。行走单元内部设有传感动力机构，传感动力机构的信号输入端用于接收控制器的控制信号;行走单元侧壁上设有过孔，传感动力机构外伸出过孔并与传感器连接，从而能够带动传感器在竖直平面内上下转动。传感动力机构为舵机。

由于传感器形成了条形主体侧面的触手，使得机器人整体外形与蜈蚣相似。控制器与传感器可通过有线连接也可通过无线连接，有线连接在行走单元上增加走线过孔。

本具体实施方式中，行走单元底面设有一对行走轮，分别位于左右两侧，行走轮为迈克娜姆轮;每个行走轮均由各自的行走电机提供动力;行走轮划分为左前组、左右组、左后组与右后组共四组，同组组行走轮对应的同组行走电机接收并执行控制器下发的相同控制信号。

1.3系统软件设计

当上位机发送数据，下位机接收器采集到遥控信号后输入给单片机，单片机对信号经过分析、编码最后正确识别然后进行到串口中断子程序，当执行完串口中断子程序后程序又跳回主程序，最后单片机输出与遥控信号相对应的信号控制舵机使蜈蚣机器人动作发生变化，不同指令单片机输出不同信号。

无线遥控发送信号后下位机接收信号进入中断，再执行相应指令;下位机接收到上位机的信息执行相应的指令，并输出信号将数据信息返回给PC机。

2系统测试情况及优化方向

在对于机器人的初步测试中关于ph值，温湿度，空气质量等的测量，我们将蜈蚣机器人放置在不同的环境中并使用一些可以精确测量类似因数的仪器作对比。在进行200次不同环境不同时间的测量中，我们与精确仪器的数据相比较，误差不超过百分之十。

蜈蚣机器人的穿梭和避障能力：将蜈蚣机器人放置在不同的地形中。并在该地形中放置一个发出声音的装置。在近100次的实验中，仿生蜈蚣机器人86次都正常的规避障碍物并达到了呼救的位置。

在以上的测试评估中测量数据的精度与机构的稳定性仍需要改进与加强。在提高测量精度的同时保证其稳定性良好。

3结语

该机器人利用嵌入式芯片为主控设计了一款地形勘测机器人;相比于其他大型设备更加简洁方便，在科研工作与人员搜救方面均可应用。利用无线技术更是减少了对作业人员的危害，在今后人力成本上升的时代拥有广阔的发展前景。