对矿井现场的温湿度环境做出判断；生命体征探测系统3包括红外传感器6和红外摄像头10 ;红外传感器采用BIS0001热释电红外传感器；红外摄像头10的TX2、RX2脚分别与微处理器的51脚、52脚相连，从而实现视频数据的采集与传输；红外传感器6的触发脚EXTER1与微处理器的41脚相连，当红外传感器6感应到人体红外线时，输出一个上升沿脉冲，微处理器捕获到这个脉冲便会采取相应的救援行动；ZigBee无线传输模块9、烟雾传感器5、温湿度传感器7、红外摄像头10和红外传感器6的VCC端都与电源相连，GND端均接地。
[0019]如图3-1和3-2所示，动力系统1包括电机Ma、电机Mb、电机Mc、电机Md、第一驱动器11和第二驱动器12 ;电机Ma和电机Mb接车体的两个前轮，电机Me和电机Md接车体的两个后轮；第一驱动器11控制电机Ma和电机Mb，第二驱动器12控制Me和电机Md ;微处理器8的型号为STM32F103RC ;微处理器的2?10脚依次接第一驱动器11的输入端口 A1、A2、Bl、B2及第二驱动器12的输入端口 Cl、C2、Dl、D2。微处理器的58、59、61、62脚(即PWMA、PWMB、PffMC、PffMD四路PWM波输出脚)依次接入第一驱动器11和第二驱动器12的两个使能端。第一驱动器11和第二驱动器12的输入端口控制电机的方式:当A1端口为高电平，A2端口为低电平时，电机正转；当六1端口为低电平，A2端口为高电平时，电机反转；其他端口控制电机方式同Al、A2端口 ；PWM波通过对波的占空比的调节来达到对电机转速的控制；通过以上方式可以实现车体的倒退、转弯、减速、加速等功能。
[0020]如图4所示，该基于ZigBee技术的多功能矿井搜救机器人的搜救流程如下:
[0021]首先上位机发出搜索指令，机器人判断是否接收到上位机的命令，如果没有接收到命令，则不工作，为等待状态；当机器人接收到上位机软件发出的搜索指令时，便开始进行无方向的连动搜索。机器人通过环境检测传感器系统，检测矿井的气体含量并将数据传送给上位机，同时也将确定的位置坐标通过ZigBee无线传感器网络系统4传送给上位机。然后机器人继续搜索，采集搜索区域的生命特征。如果机器人没有找到被困人员，则继续采集环境信息和确定位置坐标，继续搜索被困人员。当机器人搜索到被困人员时，向上位机发出信号，上位机接收到小车的搜救信号之后，便标记该点坐标，并指示机器人以该信号为中心进行组网搜索；通过这种连动方式，直到找到所有的被困人员。在此基础上，救援人员通过对回传的视频和环境数据进行实时分析，可实时调整机器人的位置和行动情况，从而对搜救做出判断。
【主权项】
1.基于ZigBee技术的多功能矿井搜救机器人，包括动力系统、生命体征探测系统、ZigBee无线传感器网络系统、微处理器、ZigBee无线传输模块、环境检测传感器系统和电源，其特征在于:所述的ZigBee无线传输模块位于车体内；多个车体的ZigBee无线传输模块通过ZigBee无线传感器网络系统实现定位及组网；所述的微处理器位于车体内，控制ZigBee无线传输模块、环境检测传感器系统和生命体征探测系统；所述的环境检测传感器系统测量矿井中环境参数；所述的生命体征探测系统探测被困人员；所述的动力系统控制车体的运动；所述的电源为动力系统、微处理器、生命体征探测系统、ZigBee无线传输模块及环境检测传感器系统供电。2.根据权利要求1所述的基于ZigBee技术的多功能矿井搜救机器人，其特征在于:所述的微处理器采用ARM为主核心，型号为STM32F103RC ;所述ZigBee无线传输模块的TXl、RXl脚分别与微处理器的29、30脚相连；所述的环境检测传感器系统包括烟雾传感器和温湿度传感器；烟雾传感器采用MQ2烟雾传感器，温湿度传感器采用M2301数字温湿度传感器；烟雾传感器的输出脚ADCl与微处理器的11脚相连；数字温湿度传感器的输出引脚ADC2与微处理器的20引脚相连；所述的生命体征探测系统包括红外传感器和红外摄像头；红外传感器采用BIS0001热释电红外传感器；红外摄像头的TX2、RX2脚分别与微处理器的51脚、52脚相连；红外传感器的触发脚EXTERl与微处理器的41脚相连；所述ZigBee无线传输模块、烟雾传感器、温湿度传感器、红外摄像头和红外传感器的VCC端都与电源相连，GND端均接地。3.根据权利要求1所述的基于ZigBee技术的多功能矿井搜救机器人，其特征在于:所述的动力系统包括电机Ma、电机Mb、电机Me、电机Md、第一驱动器和第二驱动器；电机Ma和电机Mb控制车体的两个前轮，电机Mc和电机Md控制车体的两个后轮；第一驱动器控制电机Ma和电机Mb，第二驱动器控制Mc和电机Md ;微处理器的型号为STM32F103RC ;微处理器的2?10脚依次接第一驱动器的输入端口 IN1、IN2、IN3、IN4及第二驱动器12的输入端口 INl、IN2、IN3、IN4 ;微处理器的58、59、61、62脚依次接入第一驱动器和第二驱动器的两个使能端。4.根据权利要求1所述的基于ZigBee技术的多功能矿井搜救机器人，其特征在于:所述的电源采用锂电池。5.根据权利要求2所述的基于ZigBee技术的多功能矿井搜救机器人，其特征在于:所述的红外摄像头通过支撑杆连接于车体，且与支撑杆构成球铰链；所述的支撑杆可伸缩。
【专利摘要】本实用新型公开了基于ZigBee技术的多功能矿井搜救机器人。矿井搜救机器人的搜救效率意义重大。本实用新型的ZigBee无线传输模块位于车体内；多个车体的ZigBee无线传输模块通过ZigBee无线传感器网络系统实现定位及组网；微处理器控制ZigBee无线传输模块、环境检测传感器系统和生命体征探测系统；环境检测传感器系统测量矿井中环境参数；生命体征探测系统探测被困人员；动力系统控制车体的运动；电源为动力系统、微处理器、生命体征探测系统、ZigBee无线传输模块及环境检测传感器系统供电。本实用新型搭建控制核心，并配套环境检测传感器系统和生命体征探测系统，减少了搜救时间，提高了搜救效率。
【IPC分类】G05D1/02
【公开号】CN205068165
【申请号】CN201520822431
【发明人】陈伟杰, 张寿丰, 许伟, 张华 , 蔡小鹏, 高金凤
【申请人】浙江理工大学
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年10月22日