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基本信息

項(xiàng)目名稱:
智能遙控巡邏車的設(shè)計(jì)與制作
簡(jiǎn)介:
該智能遙控巡邏車具有自動(dòng)和手動(dòng)巡邏檢查倉(cāng)庫(kù),并能通過(guò)手工制作的機(jī)械臂對(duì)物體進(jìn)行手動(dòng)和自動(dòng)搬移的功能;它能夠通過(guò)鼠標(biāo)定位技術(shù)準(zhǔn)確定出在倉(cāng)庫(kù)中的位置,并實(shí)時(shí)向上位機(jī)軟件發(fā)送視頻圖像;是一個(gè)可以在惡劣的倉(cāng)庫(kù)中代替人完成巡邏、搬運(yùn)物體的工作的智能機(jī)器人。
詳細(xì)介紹:
該作品所用的核心技術(shù): ◆ 無(wú)線Zigbee通信技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信 ◆ ARM7和51單片機(jī)的多線程控制 ◆ 用鼠標(biāo)定位技術(shù)進(jìn)行精確定位 ◆ 多自由度的機(jī)械臂設(shè)計(jì) ◆ 集圖像、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸為一體的上位機(jī)軟件 ◆ 無(wú)線WiFi用來(lái)圖像傳輸 ◆ 直流電機(jī)和舵機(jī)的多線程控制 該作品的優(yōu)點(diǎn): ◆ 采用了將ARM7與兩個(gè)51單片機(jī)的多線程控制,使數(shù)據(jù)的處理效率更高,保證了整個(gè)系統(tǒng)的高實(shí)時(shí)性。 ◆ 采用了自己編寫(xiě)的上位機(jī)軟件,包括了倉(cāng)庫(kù)的模擬實(shí)時(shí)地圖和攝像頭傳回的視頻頭像,使整個(gè)系統(tǒng)的操作更加簡(jiǎn)單。 ◆ 工作穩(wěn)定,操作簡(jiǎn)單,易于控制,維護(hù)方便,包括機(jī)械臂在內(nèi)的一切機(jī)械部分都是純手工制作。

作品圖片

  • 智能遙控巡邏車的設(shè)計(jì)與制作
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作品專業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

本項(xiàng)目以51單片機(jī)為核心,采用雙核實(shí)現(xiàn)對(duì)串口單元模塊、紅外避障和循跡模塊、主電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的控制,使用VB開(kāi)發(fā)環(huán)境進(jìn)行界面化操作和串口通信的編程,運(yùn)用ZigBee無(wú)線通信進(jìn)行上位機(jī)系統(tǒng)與移動(dòng)終端的通信,搭載WIFI網(wǎng)絡(luò)攝像頭進(jìn)行圖像信息傳輸,初步形成硬件和軟件結(jié)合為一體的綜合智能巡邏監(jiān)控系統(tǒng)。 本作品的創(chuàng)新點(diǎn)有三點(diǎn):其一就是應(yīng)用了有廣闊發(fā)展前景的物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)服務(wù)器與終端的無(wú)線通信;第二個(gè)亮點(diǎn)就是自行設(shè)計(jì)的上位機(jī)軟件;在設(shè)計(jì)智能巡邏系統(tǒng)時(shí),結(jié)合實(shí)際需要成功設(shè)計(jì)了適用于本系統(tǒng)的操作界面。第三個(gè)就是運(yùn)用WiFi網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)傳輸,保證在巡邏車移動(dòng)的情況下能夠?qū)崟r(shí)得到現(xiàn)場(chǎng)的視頻圖像,便于進(jìn)行遠(yuǎn)程人工監(jiān)視和控制,提升整個(gè)系統(tǒng)的可操控性。 此項(xiàng)目的關(guān)鍵在于以下幾點(diǎn): (1)各種傳感器電路; (2)直流電機(jī)及步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng); (3)單片機(jī)對(duì)外圍驅(qū)動(dòng)的控制; (4)PC與單片機(jī)之間的Zigbee無(wú)線通信; (5)WiFi網(wǎng)絡(luò)攝像頭的云臺(tái)控制; (6)監(jiān)控軟件的整體控制及信息的處理。 通過(guò)測(cè)試,在電源充足的情況下,其待機(jī)電流為0.12A,持續(xù)高速工作電流為0.6A,低速為0.38A,電池電量預(yù)計(jì)可以連續(xù)運(yùn)行1.5小時(shí),最大載重量約2.8Kg,視頻傳輸平均延時(shí)1.8s.路徑測(cè)量平均誤差為0.022m—0.048m/m,基本達(dá)到預(yù)測(cè)指標(biāo)。

科學(xué)性、先進(jìn)性

不同于其它智能車,該設(shè)計(jì)中轉(zhuǎn)向靠的是舵機(jī)、但主驅(qū)動(dòng)用的是直流電機(jī),能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速;無(wú)線通信運(yùn)用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),進(jìn)行系統(tǒng)軟件與單片機(jī)的無(wú)線通信;為了能夠在巡邏車運(yùn)行中實(shí)時(shí)查看其周圍環(huán)境,以便對(duì)異常及時(shí)處理,系統(tǒng)引入無(wú)線網(wǎng)絡(luò)攝像頭;攝像頭通過(guò)WiFi無(wú)線路由器將視頻監(jiān)視畫(huà)面實(shí)時(shí)傳輸?shù)奖O(jiān)控軟件。 監(jiān)控軟件是整個(gè)系統(tǒng)的控制核心,系統(tǒng)的所有指令都由監(jiān)控軟件發(fā)到巡邏車或網(wǎng)絡(luò)攝像頭。監(jiān)控軟件和巡邏車通過(guò)ZigBee無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。 本系統(tǒng)的先進(jìn)性體現(xiàn)在以下幾點(diǎn): 其一就是應(yīng)用了有廣闊發(fā)展前景的物聯(lián)網(wǎng),可以實(shí)現(xiàn)控制軟件與智能小車的無(wú)線聯(lián)網(wǎng)。第二就是自行設(shè)計(jì)的監(jiān)控軟件;本系統(tǒng)結(jié)合實(shí)際需要成功設(shè)計(jì)了適用于本系統(tǒng)的操作界面。第三是視頻移動(dòng)監(jiān)控:在以往的倉(cāng)庫(kù)監(jiān)控中大多數(shù)使用的是固定的攝像頭對(duì)倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行全面覆蓋,但在本系統(tǒng)中,在智能小車上的網(wǎng)絡(luò)攝像頭可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)監(jiān)控,并可以通過(guò)無(wú)線WiFi對(duì)視頻圖像進(jìn)行傳輸。

獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果

作品將參加2011年第七屆全國(guó)嵌入式設(shè)計(jì)競(jìng)賽;

作品所處階段

本作品還處在正在開(kāi)發(fā)研究的實(shí)驗(yàn)室階段,最終將申請(qǐng)專利,并進(jìn)行生產(chǎn)。

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

無(wú)

作品可展示的形式

模型和現(xiàn)場(chǎng)演示

使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)

當(dāng)制造商們一如既往的尋求新的方法和工具以降低生產(chǎn)成本時(shí),許多處于領(lǐng)先地位的公司紛紛轉(zhuǎn)向開(kāi)發(fā)可以極大提高和改進(jìn)現(xiàn)有的維護(hù)、修理和操作的監(jiān)控和診斷工具。這類常被稱作為“遠(yuǎn)程監(jiān)控”的技術(shù)可幫助公司全面減少生產(chǎn)的費(fèi)用,提高質(zhì)量,使停工時(shí)間降到最少并提高操作效率。而且獲取、分析并有效利用來(lái)自機(jī)器的運(yùn)作信息可以極大的降低,甚至于避免,意外的停工的發(fā)生,并輔助管理者作出有根據(jù)的生產(chǎn)決策。簡(jiǎn)而言之,遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)可以提供一種能提高利潤(rùn)率的重要的戰(zhàn)略性和有競(jìng)爭(zhēng)性的優(yōu)勢(shì)。? 本作品設(shè)計(jì)的智能遙控巡邏車綜合使用了最先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)和高級(jí)軟件編程技術(shù),使用簡(jiǎn)單,維護(hù)方便,系統(tǒng)運(yùn)行成本低,抗干擾能力強(qiáng),能夠廣泛應(yīng)用到需要自動(dòng)巡邏的任何場(chǎng)合,包括倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)巡邏、廠房自動(dòng)巡檢、區(qū)域自動(dòng)移動(dòng)安防、集群設(shè)備移動(dòng)定位等。本作品生產(chǎn)成本低,部署成本低,應(yīng)用場(chǎng)合多,需求量大,具有非常大的應(yīng)用前景和市場(chǎng)前景。

同類課題研究水平概述

在科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的今天,我們正在接近一個(gè)全新的時(shí)代:這個(gè)時(shí)代就是機(jī)器人時(shí)代。到那時(shí),形式多樣的“無(wú)人化”將展現(xiàn)在人們眼前。因?yàn)樯a(chǎn)的飛速發(fā)展,產(chǎn)品種類的不斷增多,使得產(chǎn)品入庫(kù)和出庫(kù)作業(yè)日益復(fù)雜化,所以研制開(kāi)發(fā)由電子計(jì)算機(jī)管理的“無(wú)人”倉(cāng)庫(kù)是自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的必然方向。這樣,倉(cāng)庫(kù)的利用率顯著提高。隨即而來(lái)的出現(xiàn)了一種立體化的倉(cāng)庫(kù),目前立體倉(cāng)庫(kù)的分類按形式劃分:自動(dòng)化有軌倉(cāng)庫(kù)/無(wú)軌倉(cāng)庫(kù)(窄通道三向堆垛叉車)。自動(dòng)化有軌倉(cāng)庫(kù):其采用高層貨架存放貨物,以巷道堆垛起重機(jī)為主、并結(jié)合入出庫(kù)周邊設(shè)備來(lái)進(jìn)行作業(yè)的一種倉(cāng)庫(kù)。其基本系統(tǒng)有四個(gè)組成部分:儲(chǔ)存貨架、存取設(shè)備、輸入輸出設(shè)備、控制系統(tǒng)。 為了提高倉(cāng)庫(kù)作業(yè)的自動(dòng)化管理水平,越來(lái)越多的現(xiàn)代化立體倉(cāng)庫(kù)普遍運(yùn)用了信息引導(dǎo)系統(tǒng)及視頻監(jiān)控系統(tǒng),在作業(yè)時(shí),所有的搬運(yùn)移動(dòng)都被輸入計(jì)算機(jī),由計(jì)算機(jī)來(lái)分析搬運(yùn)需求和安排設(shè)備,這樣可以確保有效的移動(dòng)和減少空載移動(dòng)。信息引導(dǎo)搬運(yùn)系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)勢(shì),因?yàn)樵撓到y(tǒng)在不需大量投資的情況下,可獲得自動(dòng)化分選的益處,并提高生產(chǎn)率。監(jiān)控系統(tǒng)則可以充當(dāng)眼睛的作用,實(shí)時(shí)監(jiān)控倉(cāng)庫(kù)。 傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控只能是一個(gè)事后查看的被動(dòng)工具,市場(chǎng)迫切需要具備智能視頻分析的監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)事件隱患進(jìn)行預(yù)警,達(dá)到防患未然的目的。 在無(wú)線傳輸技術(shù)方面,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用廣泛。物聯(lián)網(wǎng)是現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展到一定階段后出現(xiàn)的一種聚合性應(yīng)用與技術(shù)提升,將各種感知技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和人工智能與自動(dòng)化技術(shù)聚合與集成應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)概括起來(lái)主要體現(xiàn)在三個(gè)方面:一是互聯(lián)網(wǎng)特征,即對(duì)需要聯(lián)網(wǎng)的物一定要能夠?qū)崿F(xiàn)互聯(lián)互通的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò);二是識(shí)別與通信特征,即納入物聯(lián)網(wǎng)的“物”一定要具備自動(dòng)識(shí)別與物物通信(M2M)的功能;三是智能化特征,即網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)具有自動(dòng)化、自我反饋與智能控制的特點(diǎn)。物聯(lián)網(wǎng)一方面可以提高經(jīng)濟(jì)效益,大大節(jié)約成本;另一方面可以為全球經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇提供技術(shù)動(dòng)力。目前,美國(guó)、歐盟等都在投入巨資深入研究探索物聯(lián)網(wǎng)。我國(guó)也正在高度關(guān)注、重視物聯(lián)網(wǎng)的研究,以形成支持新一代信息技術(shù)發(fā)展的政策措施。 不過(guò)應(yīng)該指出的是,雖然反映人類智力和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)水平的“無(wú)人化”事物早已問(wèn)世,但是它們目前尚不能成為影響社會(huì)發(fā)展的普遍經(jīng)濟(jì)因素,還只能作為科學(xué)技術(shù)實(shí)驗(yàn)的開(kāi)端?!盁o(wú)人化”還沒(méi)有大面積覆蓋實(shí)際社會(huì)生產(chǎn)。
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