作者：赵家玮 杨俊豪 贺晓辰

单位：邢台学院 物理与电子工程学院

指导老师：杨立芹 王铮

1. 引言

      巡检机器人是一种智能机器人基于Basra主控板为核心，自主研发实现自主巡逻、智能避障、智能开关的巡检机器人。本项目设计的巡检机器人分为机器人运动系统、传感系统、机械系统、颜色识别系统。在运动系统方面，采用两个传动履带，实现巡检机器人的移动功能。在传感系统方面，采用颜色识别传感器来识别，使巡检机器人能够实现在不同物体中精准辨别的功能；采用灰度传感器来识别行迹路线，配合运动系统达到智能避障功能以及自主循迹的功能。在机械系统方面，在巡检机器人有限的空间内巧妙设计了机械传动装置，实现全方位寻找目标和对目标瞄准等机械动作，完成相应的越障、放置功能。

      巡检机器人基于Ardunio开发平台，利用Basra控制板及其扩展板将WiFi网络与智能小车相结合。选用直流电机来驱动小车运动，利用探索者平台套件完成小车底盘的组装。其次将摄像头、超声波检测模块和二自由度舵机云台相结合以实现原地上下左右视频画面的监测，发现并识别障碍物以及垃圾，然后调整小车方位，由机械臂的清理模块对其清扫，还可以实现全周立体360°监测，检测周边的垃圾，还有用于通信的路由器模块实现远程监控以及远程控制。将目前广为流行的超声波检测技术、WiFi技术与智能小车技术相结合，同时面对不同未来需求可进行传感器扩展安装，具有良好的拓展性。

2. 作品概述

      G接GND，V+与5V相连， S为信号线，与 MCU接口相连，接触黑线白线时，会出现跳跃现象。滑动式传感器是用来调整感光度的，不同的感光度，需要将传感器调整到相应的数值，然后触碰到黑线和白线。一般放和底面高度8-15mm。

      该模块有接收端接收反射回来的超声波信号。超声波测距模块可以用来测量周围环境的距离数据，超声波可以实现远距离测量，并且比较稳定，该模块有接收反射回来的超声波信号。如下图所示：

3.2.4 8266 WIFI模块

      ESP8266模块，该模块通过FCC，CE认证。ATK-ESP8266该模块使用LVTTL（LVTTL）与MCU（或其它串口装置）进行通讯，内部有TCP/IP协议栈，可完成串口和WIFI的相互转换。ATK-ESP8266模块具有LVTTL串口功能，与3 V、5 V MCU系统兼容，能方便地与产品联接。该模块支持串口到WIFISTA，串口到AP，以及wifi STA+ wifi AP的模式，这样就可以迅速地构造出一个串口- wifi数据传送方案，方便设备利用网络传送数据。如下图所示：

3.2.5 舵机模块

      本产品使用探索者配套舵机，为得到环境周围的数据，舵机有三个引脚，分别是GND(黑色)、VCC(红色)、PWM(白色)，舵机的控制方式是PWM时序，控制信号是PWM信号，通过调整占空比来完成舵机动作的实现。操纵器的控制通常需要20毫秒的时间的方波脉冲信号，一般可以在0.5ms~2.5ms范围角度控制脉冲。如下图所示：

3.3 电路原理图整体设计

      Arduino是一款一体化的开发系统软件，这套软件通过把原理图设计、电路仿真、拓扑逻辑自动布线、信号完整性分析和设计输出等技术完美融合，为设计者提供全新的设计解决方案，使设计者可以轻松进行设计，熟练使用这一软件能提高电路设计的质量和效率。

① 车轮增加履带增大了车轮半径和车轮的抓地力。

     ② 采用月亮车的一种被动变形设计，极大程度增加了越障碍的能力。

巡检机器人有外接舵机、超声波驱动电路、摄像头组件。

      ① 舵机，用来改变自流平烘干控制机器人作业的角度，方便机器人进行作业。舵机也叫 RC 伺服器，通常使用于机器人项目，在遥控汽车、飞机等航模中等。类似舵机这样的伺服系统通常由小型电动机、电位计、嵌入式控制系统和变速箱组成，使用时电机输出轴的位置由内部电位计不断采样测量，并与微控制器设置的目标位置进行比较；根据相应的偏差，控制设备会调整电机输出轴的实际位置，使其与目标位置匹配，这样就形成了闭环控制系统。

② 超声波驱动电路工作电压为220V，通过电路转化后的输出接超声波振子。

③ 摄像头，根据输入的图像识别出道路情况。

      整个系统主要由三个部分组成，第一个部分是自流平控制系统的主控系统，实现对当前环境的是否符合要求。系统组装完成后，再次进行安全检查，运行机器人看看是否正常工作，是否能够实现相应的功能。

6. 项目结论

      本项目的任务是设计一个巡检机器人，检测当前系统的温度，采集温度与预设的温度作比较，维持温度的恒定。利用遥控器控制小车方向的移动，并通过软件调整电机运行速度、设定软件的编写先实现基本的调控、设定功能，然后再增加辅助功能，增加软件的可读性和可操作性，通过不断调试完善了小车显示、调整、设定等功能。本项目系统可以应用于多种环境，并且适合多种作业环境，由于学习的知识有限，此次作品设计还有不足之处，如小车结构的设计还可以继续改进。

参考文献

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* 本项目未获得作者开源授权，无法提供资料下载。