基于熱成像自動(dòng)瞄準(zhǔn)機(jī)器人的開(kāi)發(fā)

李淮南 李毅 王晶晶 王雨露 袁靜

摘要：紅外熱成像儀是通過(guò)不接觸探測(cè)熱量，現(xiàn)代紅外熱像儀的工作原理是使用光電設(shè)備來(lái)檢測(cè)和測(cè)量輻射，并在輻射與表面溫度之間建立相互聯(lián)系。簡(jiǎn)單地講，紅外熱像儀就是將物體發(fā)出的不可見(jiàn)紅外能量轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢?jiàn)的熱圖像。[1]在顯示器上生成熱圖像和溫度值，而且能對(duì)溫度值進(jìn)行計(jì)算的一種檢測(cè)設(shè)備，這可以通過(guò)將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)，只要將熱成像儀對(duì)準(zhǔn)所要測(cè)量的物體，儀器能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)焦，并立即產(chǎn)生清晰的圖像，熱圖像的上面的不同顏色代表被測(cè)物體的不同溫度。熱成像儀主要指標(biāo)包括：空間分辨率、測(cè)溫精度、熱靈敏度，紅外熱成像儀是一門(mén)使用光電設(shè)備來(lái)檢測(cè)和測(cè)量輻射并在輻射與表面溫度之間建立相互聯(lián)系的科學(xué)。紅外熱像儀的構(gòu)成包5大部分：1）電子組件；2）軟件；3）紅外鏡頭；4）顯示組件；5）紅外探測(cè)器組件[2]

關(guān)鍵詞：機(jī)器人；熱成像儀；紅外光

中圖分類號(hào)：TP18 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2019）07-0185-02

1 熱成像瞄準(zhǔn)儀的用途

可用于制造能夠感知熱源的位置能自動(dòng)瞄準(zhǔn)火源的機(jī)器人，上下樓如履平地，準(zhǔn)確快速識(shí)別現(xiàn)場(chǎng)火源，配合一定范圍內(nèi)遙控操作，可以很大程度上滿足在火場(chǎng)進(jìn)行滅火的需求?？蛇\(yùn)用在大型的石油化工企業(yè)，隧道，一些地鐵等災(zāi)害事故，特別是在有濃煙，有毒有害，易燃易爆場(chǎng)[3]所，替代消防員進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施滅火救援，一定程度上可以減少消防官兵的傷亡情況。實(shí)現(xiàn)一鍵展開(kāi)、一鍵回收、一鍵滅火、一鍵退回。[4]貢獻(xiàn)社會(huì)，減少消防員因消防事故的傷亡以及運(yùn)用到軍事領(lǐng)域，以及生活中的消防，比如如果能精確的探測(cè)到火源的位置，然后機(jī)器人能夠準(zhǔn)確地將噴頭瞄準(zhǔn)火源，不僅僅節(jié)約了滅火的用水量，更能高效的提高滅火的效率，減少火災(zāi)造成的損失和人員的傷亡。[5]如何讓機(jī)器人攜帶著滅火器材，進(jìn)入有火災(zāi)的現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行高效的滅火，滅火器材用完后能自己出來(lái)補(bǔ)充，能夠自己靈活的進(jìn)出火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)。

2 自動(dòng)瞄準(zhǔn)機(jī)器人的主要概述

熱成像儀可以通過(guò)調(diào)節(jié)測(cè)溫精度、熱靈敏度，是可以很輕易地區(qū)分太陽(yáng)光線和火源，自動(dòng)瞄準(zhǔn)機(jī)器人主要以單片機(jī)為控制核心，加以紅外火焰?zhèn)鞲?，電機(jī)驅(qū)動(dòng)。設(shè)有拐彎程序，前進(jìn)程序，停止程序，避障程序，感知火焰的程序，二氧化碳滅火器壓強(qiáng)感受程序，定位程序，在機(jī)器人用完滅火原料的時(shí)候，能找到出來(lái)的路。有滅火的機(jī)器人，也有熱成像的應(yīng)用，但是沒(méi)有熱成像自動(dòng)瞄準(zhǔn)，他們的機(jī)器人基本也都是遙控機(jī)器人進(jìn)行作業(yè)。

3 自動(dòng)瞄準(zhǔn)機(jī)器人組裝

讓機(jī)器人接收環(huán)境訊息，判斷決策并做出相對(duì)的動(dòng)作需要高度整合各領(lǐng)域技術(shù)。

3.1 機(jī)械

多自由度的機(jī)器人那個(gè)的配件非常多，會(huì)遇到結(jié)構(gòu)件的尺寸或者對(duì)位不精準(zhǔn)的狀況。因此我們會(huì)使用手工具和簡(jiǎn)易的工具機(jī)進(jìn)行加工，來(lái)修正零組件。安裝過(guò)程中也常常需要對(duì)配件進(jìn)行微調(diào)甚至重新安排配重。

3.2 電機(jī)

因?yàn)闄C(jī)器人往往需要執(zhí)行各式各樣的動(dòng)作，所以要為機(jī)器人選擇正確的制動(dòng)器。另一個(gè)和電機(jī)控制相關(guān)的重要的部分就是電力系統(tǒng)，我們需要根據(jù)機(jī)器人所做的工作為機(jī)器人選擇適合的電力系統(tǒng)。

3.3 電子

當(dāng)組裝好機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和制動(dòng)器之后，就會(huì)進(jìn)入處理電子相關(guān)問(wèn)題的階段，根據(jù)機(jī)器人的工作選擇適合的微控制板、馬達(dá)控制和感知器。

3.4 仿生

仿生學(xué)在機(jī)器人中最常被應(yīng)用在機(jī)器人的移動(dòng)中，但是我們的滅火機(jī)器人應(yīng)用的是履帶移動(dòng)，所以仿生學(xué)就應(yīng)用在機(jī)器人的動(dòng)作中，滅火機(jī)器人將仿生學(xué)應(yīng)用于如何判斷火勢(shì)的大小和在大火中發(fā)現(xiàn)被困人員并如何解救被困人員。

4 熱成像自動(dòng)瞄準(zhǔn)機(jī)器人的總結(jié)

現(xiàn)在已有熱成像用于滅火和瞄準(zhǔn)，但是沒(méi)有關(guān)于用熱成像自動(dòng)瞄準(zhǔn)的機(jī)器人，一個(gè)普通的滅火機(jī)器人搭載一個(gè)基于熱成像自動(dòng)瞄準(zhǔn)機(jī)器人可以自己進(jìn)入火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行滅火，以此減少消防官兵的傷亡，關(guān)于熱成像自動(dòng)瞄準(zhǔn)機(jī)器人，當(dāng)準(zhǔn)星的瞄準(zhǔn)位置是高溫時(shí)，編寫(xiě)程序進(jìn)行發(fā)射，也可調(diào)節(jié)熱成像儀的靈敏度，進(jìn)行自動(dòng)射擊老鼠等有害動(dòng)物的機(jī)器，以達(dá)到保護(hù)農(nóng)作物的作用，也可用于軍事領(lǐng)域，將攜帶子彈的基于熱成像自動(dòng)瞄準(zhǔn)機(jī)器人，空投入敵方營(yíng)地，進(jìn)行高效率的射擊，減少士兵的傷亡。

參考文獻(xiàn)：

[1] 宮文靖. 基于視頻的紅外運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)研究與應(yīng)用[D].電子科技大學(xué)，2016.

[2] 謝宏.基于FPGA的智能環(huán)境偽裝驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)[D].電子科技大學(xué)，2015.

[3] 陳謙. 飽和水工混凝土損傷及破壞實(shí)驗(yàn)研究[D].重慶交通大學(xué)，2015.

[4] 王可. 橋梁檢測(cè)車(chē)一鍵展開(kāi)及收車(chē)操作系統(tǒng)[J].起重運(yùn)輸機(jī)械，2013（6）：81-83.

[5] 汪軍. 受限空間內(nèi)高壓細(xì)水霧滅火機(jī)理研究[D].中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2016.

【通聯(lián)編輯：唐一東】