安防偵察機器人

文北京一零一中學 周禹軒

我們經常通過媒體看到一些嚴重危害公共安全的突發事件，比如恐怖分子在機場等公共場所安放爆炸物、危險化學品，倉庫發生火災導致有害氣體泄漏以及核電廠發生事故、產生核輻射等。

這些突發事件對人身和公共安全造成嚴重威脅，需要安防機器人對事故現場進行安全偵察和實時監測。

一、設計思路

安防機器人在日常生活中扮演著越來越重要的角色。但當我進一步調查之后發現，現有的很多安防機器人只有攝像功能，缺乏防抖功能。

如果承載偵察機器人攝像裝置的小車快速運動或行走在不平整的地面時，傳輸回來的圖像質量就會模糊不清，嚴重影響后方人員對危險現場信息的判斷。

另外，許多安防機器人都沒有能轉動的“脖子”，如果目標不在前進方向的監視范圍內，搜索目標只能靠操控機器人小車轉動達到，在危機事故發生時可能錯過寶貴時機。

怎樣才能設計一種既防抖又有“脖子”的高性能安防偵察機器人？我利用慣性穩定技術，設計了一種基于慣性穩定與快速跟蹤雙模式的安防偵察機器人。

通過將慣性穩定技術與無線操控和視頻反饋校正技術結合，就可以克服現有安防機器人的不足，提高監視圖像質量，快速捕捉目標。

二、設計原理

安防偵察機器人實際上就是一臺具有“特異功能”的相機。首先將相機置于輕小型慣性穩定平臺上，利用慣性穩定平臺的框架穩定功能，相機在野外地面不平及危險環境下能始終保持穩定成像，并通過框架轉動實現對危險目標的大范圍跟蹤搜尋。

此外，為讓人體與小車之間有一定的安全距離，穩定平臺的控制電路與平臺監測器監控界面采用無線傳輸。

最后，將輕小型慣性穩定平臺安裝于小車上，利用手機App控制小車運動，對目標物進行高清監視。圖1為安防偵察機器人系統總體方案示意圖，圖2為安防偵察機器人系統。

三、實驗測試

連接輕小型慣性穩定平臺、相機、安防偵察小車、小車支架、相機監控監測器、平臺監控監測器、手機App控制界面、藍牙模塊、控制電路板后，我將安防偵察小車移動到戶外進行了實驗及調試。

在搜索提前放置的目標物時，如果發現圖片中有目標物的特征，則自動用圖形框出來，并向控制電路發出信號，告知發現目標物，完成實驗。

該安防偵察機器人既可在危險場合靜態監視，又可在逼近目標過程中獲取動態高清圖像，對安防排險有一定的意義。

圖1 系統總體方案示意圖

圖2 安防偵察機器人系統