巡山机器人

8/19/2023, 10:37:27 AM

首页
正文

创作灵感

2024年3月30日，四川省西昌市突发森林大火，宁南县森林草原防灭火专业扑火队员紧急奔赴现场救援。3月31日凌晨，21名消防队员和一名当地向导在救火途中突遇风向大变，火借风势，一行人被熊熊烈火团团围困，只有3人幸存，19人不幸遇难。此次森林火灾与2019年凉山木里森林火灾仅相隔一年，2019年火灾致27名消防员和4名地方干部群众共31人牺牲。同一季节，同是凉山，悲剧重演，令人无比痛心。全世界范围内，消防员几乎都是和平年代里牺牲最多的职业。在我国，消防部队纳入中国人民武装警察部队序列，所以每次任务叫“出警”。他们一次次“逆行”，赴汤蹈火，用身躯筑起“防火线”。山东省泰安市消防支队原支队长许传升告诉《生命时报》记者，培养一名合格的消防员至少需要1159小时，也就是145天的时间。消防员的日常训练包括单兵训练、班组训练、中队合成训练等，其中单兵训练又包括体能训练、技能训练、心理训练、战术训练、理论学习。在现代灭火救援任务中，无论是先进的装备，还是完备的战术，最终都得依靠作战主体—消防员去操纵、实施，因此体能是消防员的第一素质，也是有效完成各类灭火救援任务的根本保障。消防战士们每天都要进行大量训练，如百米负重跑、10层负重登楼操、搬运重物折返跑等，提高自身速度、耐力、力量、爆发力、协调性等，以支撑他们在救援现场的体能。

我们不希望再看到消防员因山风突变等原因被火海吞噬，所以我们设计了一款四足仿生巡山灭火一体机器人。

四足仿生是为了更好的在复杂的山地环境行走。我们设想着机器人从天而降扑灭火海的画面。

创作过程

3D建模并打印了机器人外壳

设计单片机程序，使用8舵机驱动机器人，下面展示核心代码。

#include "conf.h"
#include <ESP8266WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>
#include "vkml.h"
#include <Series.h>
#include <Ticker.h>
#include <DNSServer.h>
#include <WiFiUdp.h>
#include <Servo.h>

int servoOffsets[8] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0};
// Servos matrix
const int ALLMATRIX = 9; // GPIO14 + GPIO12 + GPIO13 + GPIO15 + GPIO16 + GPIO5 + GPIO4 + GPIO2 + Run Time
const int ALLSERVOS = 8; // GPIO14 + GPIO12 + GPIO13 + GPIO15 + GPIO16 + GPIO5 + GPIO4 + GPIO2

// MG90S servo PWM pulse traveling
const int PWMRES_Min = 1; // PWM Resolution 1
const int PWMRES_Max = 180; // PWM Resolution 180
const int SERVOMIN = 400; // 400
const int SERVOMAX = 2400; // 2400

// Servo delay base time
const int BASEDELAYTIME = 10; // 10 ms

// Motion data index
int Servo_PROGRAM;

// Servo ID
int GPIO_ID;
int GPIO14_PWM;
int GPIO12_PWM;
int GPIO13_PWM;
int GPIO15_PWM;
int GPIO16_PWM;
int GPIO5_PWM;
int GPIO4_PWM;
int GPIO2_PWM;

// Backup servo value
int Running_Servo_POS [ALLMATRIX];

Servo GPIO14SERVO;
Servo GPIO12SERVO;
Servo GPIO13SERVO;
Servo GPIO15SERVO;
Servo GPIO16SERVO;
Servo GPIO5SERVO;
Servo GPIO4SERVO;
Servo GPIO2SERVO;

VKML vkml;

WiFiUDP Udp;
char udpPacketBuffer[UDP_TX_PACKET_MAX_SIZE + 1];

DNSServer dnsServer;

Ticker ticker;

CONF conf;
WiFiClient wifiClient;
PubSubClient MQTT(wifiClient);

void (*resetFunc)(void) = 0;

String ssid = conf.get("ssid"), pwd = conf.get("pwd"), sn = conf.get("sn"), sk = conf.get("sk");

Series fastLoopTasks;
Series slowLoopTasks;
Series mqttCallbackTasks;
bool slowLoopReady = false;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  delay(1000);
  Serial.println();

  //初始化spider
  spiderSetup();

  //检测是否被设置过
  if (conf.get("status") == "") {
    WiFi.mode(WIFI_AP_STA);
    //没有配网，开启热点
    Serial.print("Setting soft-AP ... ");
    Serial.println(WiFi.softAP("rabbit-chameleon", "") ? "Ready" : "Failed!");
    Serial.println("IP address: ");
    Serial.println(WiFi.softAPIP());
    //开启dns服务器
    dnsServer.start(53, "rabbit.com", WiFi.softAPIP());
    fastLoopTasks.add([]() {
      dnsServer.processNextRequest();
    });
    //开启udp
    Udp.begin(8888);
    fastLoopTasks.add([]() {
      udpServerLoop();
    });
  } else {
    //已经配网连接wifi
    connectWiFi();
    //开启mqtt
    connectMQTT();
    slowLoopTasks.add([]() {
      //定时检测wifi连接状态
          if (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
        connectWiFi();
      }
      //定时检测mqtt连接状态
      if (!MQTT.connected()) {
        Servo_PROGRAM_Lie();
        connectMQTT();
      }
    });
    //servoSetup();
    //dhtSetup();
    //smeSetup();
    //waterSetup();
  }

  ticker.attach(1, []() {
    slowLoopReady = true;
  });
}

void loop() {
  fastLoopTasks.run();
  if (slowLoopReady) {
    //slowLoop
    slowLoopTasks.run();
    slowLoopReady = false;
  }
}

采用WiFi控制，编写上位机，下面展示上位机核心代码。

<!DOCTYPE html>
<html lang="zh">
	<head>
		<meta charset="UTF-8">
		<meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge">
		<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
		<title>操控系统</title>
		<style>
			* {
				margin: 0;
				padding: 0;
				webkit-user-select: none;
				-webkit-touch-callout: none;
			}
		</style>
		<link rel="stylesheet" href="./function.min.css">
		<link rel="stylesheet" href="./handsome.min.css">
	</head>
	<body>
		<!-- 摄像头 -->
		<div>
			<video id="huamian" style="width: 100vw;height: 100vh;object-fit: fill;" autoplay>
			  <source src="./huoqingshipin.mp4" type="video/mp4">
			</video>
		</div>
		<!-- 地图 -->
		<div style="position: fixed;top: 10px; left: 10px;border-style: solid; border-radius: 9%;overflow: hidden;">
			<div id="map" style="width: 150px;height: 130px;"></div>
		</div>

		<div style="position: fixed;top: 10px; left: 200px;">
			<p id="tip" style="color: red;"></p>
			<a href="./xunhang.html">
				<button>设置巡航</button>
			</a>
		</div>


		<!-- 操作 -->
		<div style="position: fixed;bottom: 150px;right: 100px;">
			<a id="water">
				<img style="width: 50px; display: inline-block; border-style:solid;border-radius:33px;overflow: hidden;" src="./flow.png" alt="喷水">
			</a>

		</div>
		<!-- package -->
		<script src="https://cdn.jsdelivr.net/gh/jquery/jquery@3.6.4/dist/jquery.min.js"></script>
		<script src="./function.js"></script>
		<script src="./vkml.js"></script>

		<!-- js -->
		<script src="joy.js"></script>
		<div id="joyDiv" style="position: fixed; bottom: 50px; left: 50px; width:100px;height:100px;"></div>
		<script src="yaogan.js"></script>


		<script type="text/javascript" src="https://api.map.baidu.com/api?v=1.0&type=webgl&ak=znq4fk9w4xce6yZ3juZogmzpIM1M8gkV"></script>
		<script src="ditu.js"></script>
		<script src="./mqtt.js"></script>
		<script src="tongxin.js"></script>
		<script type="text/javascript">
			window.addEventListener('contextmenu', function(e) {
				e.preventDefault();
			})
		</script>
<!-- 		<script>
			$.message({
				title: "通知",
				message: "提交失败，检查网络问题",
				type: 'warning'
			})
		</script> -->
	</body>
</html>

使用esp-cam作为图传模块。
使用火焰红外传感器作为探火模块。
使用ATGM332D GPS北斗双模定位模块提供gps信息。

功能

定点巡航
基于gps进行定位巡航。
远程操控
机器人接入mqtt服务器，进而实现远程操控。
灭火
喷射灭火剂进行灭火。
探火
红外传感器+图传探火。

答辩

各位评委老师好，很荣幸能够参加本次决赛答辩。我们的参赛作品是四足仿生巡山灭火一体机器人。

整体展示：我们的产品采用的是四足仿生结构。采用八个舵机灵活控制行走，可在复杂崎岖路面行走。使用esp32-cam图传模块将图像传至上位机实时显示。上位机与机器人主控采用mqtt协议通讯进行数据上报与远程控制。上位机采用了轮盘摇杆控制机器人行走。机器人可利用gps按设置的点阵定点巡航，发现火情后及时上报。通过人工远程操控喷射灭火剂进行灭火。

产品整体创新点：集四足仿生，图像传递，火情探测，位置定位，远程控制于一体。

创新点1：传统轮式机器人难以适应森林环境的复杂路面，我们采用四足仿生结构，自由度提高，可在复杂地形行走。

创新点2：基于esp-cam的图传模块，将路况进行实时传递给操作者。esp32获取图像数据后首先发送到服务器上 , 然后由服务器转发到对应的APP上 . 此方法可实现 "多对多"的数据传输.。

创新点3：使用火焰红外传感器作为探火模块，了解着火点，对其进行准确灭火。火焰传感器利用红外线对对火焰非常敏感的特点，使用特制的红外线接受管来检测火焰，然后把火焰的亮度转化为高低变化的电平信号，输入到中央处理器中，中央处理器根据信号的变化做出相应的程序处理。

创新点4：采用WiFi控制，编写上位机，进行低延迟操纵。

请各位评委老师和专家批评指正。

标签云

提供储存服务

巡山机器人

创作灵感

创作过程

功能

答辩

热门文章

遛狗

标签云