文北京一零一中學(xué) 周禹軒

我們經(jīng)常通過(guò)媒體看到一些嚴(yán)重危害公共安全的突發(fā)事件，比如恐怖分子在機(jī)場(chǎng)等公共場(chǎng)所安放爆炸物、危險(xiǎn)化學(xué)品，倉(cāng)庫(kù)發(fā)生火災(zāi)導(dǎo)致有害氣體泄漏以及核電廠發(fā)生事故、產(chǎn)生核輻射等。

這些突發(fā)事件對(duì)人身和公共安全造成嚴(yán)重威脅，需要安防機(jī)器人對(duì)事故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安全偵察和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

一、設(shè)計(jì)思路

安防機(jī)器人在日常生活中扮演著越來(lái)越重要的角色。但當(dāng)我進(jìn)一步調(diào)查之后發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的很多安防機(jī)器人只有攝像功能，缺乏防抖功能。

如果承載偵察機(jī)器人攝像裝置的小車快速運(yùn)動(dòng)或行走在不平整的地面時(shí)，傳輸回來(lái)的圖像質(zhì)量就會(huì)模糊不清，嚴(yán)重影響后方人員對(duì)危險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)信息的判斷。

另外，許多安防機(jī)器人都沒(méi)有能轉(zhuǎn)動(dòng)的“脖子”，如果目標(biāo)不在前進(jìn)方向的監(jiān)視范圍內(nèi)，搜索目標(biāo)只能靠操控機(jī)器人小車轉(zhuǎn)動(dòng)達(dá)到，在危機(jī)事故發(fā)生時(shí)可能錯(cuò)過(guò)寶貴時(shí)機(jī)。

怎樣才能設(shè)計(jì)一種既防抖又有“脖子”的高性能安防偵察機(jī)器人？我利用慣性穩(wěn)定技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種基于慣性穩(wěn)定與快速跟蹤雙模式的安防偵察機(jī)器人。

通過(guò)將慣性穩(wěn)定技術(shù)與無(wú)線操控和視頻反饋校正技術(shù)結(jié)合，就可以克服現(xiàn)有安防機(jī)器人的不足，提高監(jiān)視圖像質(zhì)量，快速捕捉目標(biāo)。

二、設(shè)計(jì)原理

安防偵察機(jī)器人實(shí)際上就是一臺(tái)具有“特異功能”的相機(jī)。首先將相機(jī)置于輕小型慣性穩(wěn)定平臺(tái)上，利用慣性穩(wěn)定平臺(tái)的框架穩(wěn)定功能，相機(jī)在野外地面不平及危險(xiǎn)環(huán)境下能始終保持穩(wěn)定成像，并通過(guò)框架轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)危險(xiǎn)目標(biāo)的大范圍跟蹤搜尋。

此外，為讓人體與小車之間有一定的安全距離，穩(wěn)定平臺(tái)的控制電路與平臺(tái)監(jiān)測(cè)器監(jiān)控界面采用無(wú)線傳輸。

最后，將輕小型慣性穩(wěn)定平臺(tái)安裝于小車上，利用手機(jī)App控制小車運(yùn)動(dòng)，對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行高清監(jiān)視。圖1為安防偵察機(jī)器人系統(tǒng)總體方案示意圖，圖2為安防偵察機(jī)器人系統(tǒng)。

三、實(shí)驗(yàn)測(cè)試

連接輕小型慣性穩(wěn)定平臺(tái)、相機(jī)、安防偵察小車、小車支架、相機(jī)監(jiān)控監(jiān)測(cè)器、平臺(tái)監(jiān)控監(jiān)測(cè)器、手機(jī)App控制界面、藍(lán)牙模塊、控制電路板后，我將安防偵察小車移動(dòng)到戶外進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)及調(diào)試。

在搜索提前放置的目標(biāo)物時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)圖片中有目標(biāo)物的特征，則自動(dòng)用圖形框出來(lái)，并向控制電路發(fā)出信號(hào)，告知發(fā)現(xiàn)目標(biāo)物，完成實(shí)驗(yàn)。

該安防偵察機(jī)器人既可在危險(xiǎn)場(chǎng)合靜態(tài)監(jiān)視，又可在逼近目標(biāo)過(guò)程中獲取動(dòng)態(tài)高清圖像，對(duì)安防排險(xiǎn)有一定的意義。

圖1 系統(tǒng)總體方案示意圖

圖2 安防偵察機(jī)器人系統(tǒng)