基于物聯(lián)網(wǎng)的偵查與救援機(jī)器人的設(shè)計

仇智睿，丁萬康，楊恒，張暉

(空軍航空大學(xué)航空基礎(chǔ)學(xué)院，吉林長春，130022)

1 系統(tǒng)整體設(shè)計

本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，由3部分構(gòu)成，分別為偵察小車、手機(jī)APP和救援小車構(gòu)成，通過WiFi使兩小車能與Android手機(jī)APP端進(jìn)行相互間通信，可以實現(xiàn)基于物聯(lián)網(wǎng)的偵查與救援。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

偵查小車上裝有紅外、超聲波、角度、溫度、濕度、火焰等多種傳感器，使得小車能在自平衡的基礎(chǔ)上能夠按照預(yù)先設(shè)置的路線進(jìn)行自主偵查，使用wifi模塊作為服務(wù)器，可以實時傳輸傳感器采集的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)至手機(jī)APP端。

手機(jī)APP端可以實時顯示傳感器的各項數(shù)據(jù)，一旦數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，可以通過wifi控制救援小車出發(fā)救援。

救援小車上裝有紅外、超聲波、角度等各種傳感器，可以自主循跡，也可以由手機(jī)APP和語音控制行走，同時，救援小車上裝有風(fēng)扇等救援設(shè)施，可以實施救援。雖然只裝有風(fēng)扇，但可以根據(jù)需要擴(kuò)展多種救援設(shè)施。

本系統(tǒng)通過設(shè)置wifi模塊的初始值實現(xiàn)了一對多的通信，在數(shù)據(jù)傳輸量較少的情況下實現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)的功能，將其應(yīng)用于戰(zhàn)場的勘察與救援，高度的節(jié)省了人力物力，同時，我們也可以通過手機(jī)APP的監(jiān)控了解環(huán)境態(tài)勢。

2 硬件設(shè)計

硬件框圖如圖2所示：包含了偵察小車、救援小車與通信部分。

圖2 硬件框圖

2.1 偵查小車部分

小車由兩塊arduino板進(jìn)行操作，兩塊arduino板之間用所定義的軟串口進(jìn)行通信調(diào)配。上部分負(fù)責(zé)控制指令的收發(fā)，下部分控制小車行進(jìn)。同時上板接入各種所需的傳感器與wifi模塊，通過程序來接收并發(fā)送相關(guān)數(shù)據(jù)反饋Android端、通知救援小車。

2.2 救援小車部分

救援小車基本構(gòu)架與偵查小車相近，但搭載的傳感器因任務(wù)而有不同。其wifi模塊作為接收端使用，在接收到監(jiān)視器端或偵查小車的指令后，進(jìn)行相應(yīng)的動作，完成救援任務(wù)。救援小車上裝有風(fēng)扇，如圖3所示。

滅火風(fēng)扇模塊：模塊接口說明：VCC接5V正極，IN接單片機(jī)（使能端信號為低電平驅(qū)動）、GND接地。

圖3 滅火風(fēng)扇

2.3 通信部分

通信方面由多塊 esp8266 wifi模塊組成，啟動時，按特定的順序?qū)⒏鱳ifi板的信息進(jìn)行初始化，將偵查小車的wiFi板設(shè)置為服務(wù)器，將救援小車和監(jiān)視屏設(shè)置為客戶端并進(jìn)行編號，即可實現(xiàn)一對多通信。通過設(shè)計的程序來返回主小車傳感器接受到的信息，在監(jiān)視屏上顯示，并設(shè)置臨界值調(diào)動救援小車進(jìn)行報警并實施救援，同時，也可通過監(jiān)視屏端的相應(yīng)指令來控制偵查與救援小車。無線模塊的傳輸流程圖如圖4所示。

圖4 無線模塊傳輸流程圖

3 軟件設(shè)計

軟件流程圖如圖5所示，必須先啟動偵查小車，然后啟動救援小車，最后啟動Android端進(jìn)行連接。這樣的順序的原因是它們啟動的先后順序決定了他們在服務(wù)器端的標(biāo)識，若不能按順序連接，則無法把消息發(fā)送給指定的對方。

手機(jī)APP可以顯示溫度、濕度、火焰等傳感器的數(shù)據(jù)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常時，救援小車出發(fā)救援并滅火。APP頁面布局如圖6所示。

圖5 軟件流程圖

圖6 手機(jī)APP頁面布局