智能救援侦查机器人设计开题报告

1. 研究目的与意义

随着社会的不断发展，科学技术的进步，当出现自然灾害、事故等突发事件时，我们可以使用救援机器人来代替救援人员先一步进入灾害或事故现场查看情况，为后续的救援提供情报支持，便于救援人员制定详细的救援计划，在确保救援展开的同时，能够有力的保护救援人员的安全。

救援机器人可以应用于许多救援场合，比如地震、泥石流、台风、洪水、矿难、消防、危险物排除、野外勘察等。

当灾难或事故发生后，现场环境复杂恶劣，充满未知和不确定性的因素，严重威胁搜救人员的生命安全，给搜救工作的部署和实施带来严峻考验。

2. 课题关键问题和重难点

① 机器人运动功能：小车机器人在救援时能够按照救援人员按给定路线前进，并且可以实现自主运动的能力,可以自主判断并前后运动以及转弯避让；

② 周边环境探测功能：支持4g无线视频监测，拥有对周边环境侦查功能并实现数据传输；

③ 机器人避障功能：在小车机器人移动过程中肯定会遇到周边有障碍物阻止其通过的情况，需要利用红外装置或超声波识别障碍物引导小车机器人避让；

3. 国内外研究现状（文献综述）

调研分析 当前，国际公共安全形式日益恶化所引发的城市爆炸恐怖事件和自然灾害所引起的社会恐慌及人员伤亡，已日益得到世界各国的高度重视；复杂未知的环境会给救援工作带来巨大的困难。危险物质、大火、易燃易爆气体和尚未触发的炸弹等危险因素的存在，严重威胁着搜救队员的生命安全，阻碍搜救工作的快速开展，因此开发应用于不同救援环境的救援机器人的需求也就愈发的强烈和迫切。研究和应用最早的救援机器人，其研究起源于1995年日本神户大阪地震及其后发生在美国的俄克拉荷马州的阿尔佛德联邦大楼爆炸案中的救援需求。因此，美、日此类的机器人发展较早、技术形式也最为先进，目前在各类反恐、突发公共卫生事件中已经得到广泛应用。在美国，许多高校的研究中心、政府研究机构和企业都进行了此类机器人的研究，并于2001年9.11事件的救援行动中首次使用。在这次的救援行动中，共有来自麻省理工学院的irobot以及美、加等公司机器人技术研究院的8种机器人参与了救援。《时代周刊》指出，在参与救援的十天中，救援机器人在搜救犬、人力无法抵达的狭小或危险区域找到了十余具遇难者的遗体，与现场人力搜救找到的人员数量大致相当，但所用时间仅为人力的一半。9.11事件的救援行动表明，在类似的救援行动中，使用机器人技术更有利于救援行动的开展，但同时也暴露了一些亟待解决的问题，如抗极限高温能力、复杂路面环境的自适应能力，以及控制和定位搜索能力等。即便如此，在9.11事件中，机器人的参与救援促进了救援机器人的发展。

而救援机器人作为机器人研究领域的新型分支之一，目前学者对其并没有严格意义上的命名标准，国际许多救援机器人研究机构结合其应用领域称其为城市搜救机器人。在我们日常生活中经常用到的智能侦查救援机器人主要应用于灭火领域。随着社会经济的迅猛发展，地铁、地下车库、地下商城等建筑越来越多，事故发生的概率也相应增加。而这些场所如果发生火灾事故，在高温、黑暗、有毒、缺氧、浓烟等环境下，消防人员如果没有相应的设备贸然进入现场，不仅不能完成任务，还会徒增人员伤亡。为了迅速有效的侦查火灾情况，扑灭火源，最大限度的保证消防人员的安全，因此拥有灭火救援功能的机器人就应运而生。基于人工智能的不断发展，各项高新技术的不断成熟，在可预期的未来具有各种功能的消防机器人会越来越多，更加能够减少消防人员的伤亡。

但是现如今许多救援侦查机器人的制作成本较高，在一些可能不需要太多功能的场合使用就会造成功能浪费，不利于某些环境下的推广，例如只是简单的灭火，我们就可以使用一种基于单片机制造的低成本的小车来实现这样的功能，通过电机模块驱动小车前进，红外测距或超声波测距模块来引导小车避开障碍物，火源侦测和灭火模块来扑灭火情，而且操作简单方便，便于携带，甚至于普通家庭也可以使用。在一些宽敞的住处或浓烟较大的地方，可以在火情没有发展的更加严重之前就予以扑灭，降低人员伤亡和财产损失。

4. 研究方案

本设计采用了单片机作为核心，由它来驱动各种模块，实现对救援机器人的控制以及整个系统的各种功能。（系统硬件总框图如图1所示）：

1.路线控制系统：通过软件编程设定好所需要的控制模式，选择自主运动或由救援人员进行实时操控等。

2.道路侦查系统：需要对各种障碍及危险的检测。可以在救援机器人上安装红外侦测或超声波检测传感器，实现对道路情况的侦查，并即时进行避让处理。

5. 工作计划

第1周：查阅相关资料，掌握单片机的工作原理；

第2周：继续查阅相关资料，并翻译不少于3000字的外文文献，论证设计的可行性，研究设计方

案和设计思路；