摘要：设计并实现了一套功能高度集成的无线遥控机器人平台，由滚轮排爆机器人和手持控制终端组成。机器人自身搭载的传感器可以对环境状态进行侦测，并发送给手持终端。手持终端则远程控制机器人的动作，实现危险爆炸物的排除和危险有害环境的监测，防止人员遭受伤害。该平台实现方案具有成本低、体积小、功耗低、可移植性和扩展性强等特点。在传统基于固定视觉的排爆机器人抓取系统中，相机视觉易被遮挡且不能保证拍摄清晰度。基于随动视觉技术，提出一种将深度相机置于机械手末端并随机械手运动的排爆机器人自主抓取系统。利用深度相机计算目标物体的三维坐标，采用坐标转换方法将目标物体的位置坐标信息实时转换至机器人全局坐标系，并研究相机坐标系、机器人全局坐标系与末端执行器手爪工具坐标系三者的动态映射关系，实现排爆机器人的自主抓取。实验结果表明，与传统固定视觉方法相比，随动视觉方法可在误差2cm内，使得机器人机械手爪准确到达目标物体所在位置，且当机器人距离目标物体100cm-150cm时，抓取效果最佳。

关键词：远程控制、循迹越障、排爆机器人、STM32单片机、PID算法、模块化

引言：近年来，各种恐怖活动日益猖獗，为了维护社会稳定，研究开发反恐防爆技术和装备的需求越来越大。在军事上，危险环境时刻存在，如何保证人员的安全，有效地保证战斗力，也是急需解决的问题。随着智能控制技术和传感器技术的不断更新发展，用机器来代替人在危险环境下工作成为研究热点，得到国内外的广泛重视。设计和制作完成了一款滚轮式机器人和与之配套的手持控制终端，手持终端根据机器人回传的视频和传感器信息，通过远程控制，驱动机器人完成环境信息的侦测和危险爆炸物排除。此滚轮式侦查排爆机器人由一车体与一六自由度机械手臂组合而成，机械手部分有齿，以增大其摩擦力。在车体不同方位安装两个摄像头，视频经过无线传输，再经过采集卡将摄像头获得的画面显示于计算机屏幕上，使人能够直观地看到排爆机器人的运行情况和机械手臂的工作状态，通过遥控控制排爆机器人的移动和机械手臂的工作，使机器人能够准确迅速到达指定地点进行排爆。美国Ｒemotec公司开发Andros 系列排爆机器人AndrosF6A，其自身质量159kg，最高速度达5.6km/h，无级调速，能爬45°的斜坡或台阶，水平伸展距离122cm，垂直伸展距离213cm，完全伸展时能抓举11kg的物体法国 Cybernetix公司研制的 TSＲ200 排爆机器人使用橡胶滚轮，最大行驶速度65m/min，能爬行40°的斜坡，并可跨越1.2m的壕沟，液压操作臂有6个自由度，完全展开时可举起12kg重物，折叠时可举起70kg重物相比国外，我国的排爆机器人起步较晚。北京中泰和上海交通大学研制的Super-D机器人，长宽高分别为1.7m×0.7m×1.2m，质量200kg。其移动速度可以达到40 m/min，可以爬上倾斜角度为40°以上的楼梯和坡度。同时，机器人可提供四路高清数字视频画面，提供大于200 米的有线 控制距离和大于400米的无线控制距离，并另 配有自动收放缆装置。自动的收放缆技术会避免缆线与地面接触面积过大被外力扯断，可根据滚轮行进速度自动调整缆线的转放速度。此中型排爆机器人主要应用于处置裸露、半裸露于地表的危险性爆炸物。因此积极开展自主知识产权的排爆机器人研究具有重要意义。当人们不知道危险的边缘在哪，便会对新生事物产生恐惧。这三类危险物处置机器人是机器人融入人类生活的一个缩影，现在的他们也许还不足够智能，但是可以为许多 危险环境下的工作者带来期望，相信“机器换人、人机协同、人机共融”的世界就在不远的前方

需要解决的关键问题：目前世界各国对排爆机器人的研发与使用都非常的重视，各国推出的新型排爆机器人有数以百计。国外的排爆机器人产品经过几十年的研究已经得到大量的应用功能完善，技术先进是主要特点。目前，国外的排爆机器人研究正在从一代的完全依赖人工控制的遥控排爆机器人以及二代的具有视觉、感知、和信息处理技术的排爆机器人向着具有高度智能化，网络控制、全自主能力的排爆机器人方向发展。

系统整体设计：

1.电源模块设计

  电源模块在整个控制系统中的作用非常重要，它直接决定整个系统的可靠性。
  在整个控制系统中，CPU板、接插件板、协处理板、电机驱动器、数传及视频无线台等的供电都来自锂电池+40V直流电压输入，经稳压递减得到 24V、12V、5V、3. 3V等所需电压。笔者在第一级稳压电路输入插座后增加了1个稳压管进行过压保护，1个瞬态抑制二极管用以防止外部电源串扰。24V电压一路供机械臂驱动器、底盘驱动器、云台驱动器等需要24V的电路，另一路经DCDC稳压模块转换为12V电压。12V电压一路供传感器接口电路、视频接口电路、视频无线台、数传无线台等电路，另一路经DC-DC稳压模块转换输出5V电压供需要的芯片。主控制器与协处理器绝大部分的芯片需要3. 3V电压，该电压由相关DC-DC 稳压模块转换获得。
由于电源系统是采用递减稳压，前级工作时产生的干扰信号很有可能通过电源对下级产生干扰。为保证各级电源可靠工作，必须强化各级的前后滤波，使干扰降到最小。特别是 3.3V 电压，它是提供 CPU、AD、DA 等重要芯片工作电压的电源，稍有波动会对控制精度造成很大影响，因此本研究采用多个0.01μF、
0. 1μF、10μF等电容并接在输入与输出端，用以旁路不同频段的干扰信号。各级电压通过高可靠接插件向主控制器、协处理器等提供所需电压。
2. 主控制器模块设计
主控制器控制芯片采用PHILIPS公司生产的stm32芯片，它是一款基于ARM架构的微处理器，内含10/100EthernetMAC、USB2. 0全速接口、4个UART、2路CAN通道、1个SPI接口、2个同步串行端口(SSP)、3个I2C接口等。片内 I高达512KB的Plash程序存储器，具有在系统编程(ISP)和在应用程序编程