基于熱成像自動瞄準機器人的開發

李淮南 李毅 王晶晶 王雨露 袁靜

摘要：紅外熱成像儀是通過不接觸探測熱量，現代紅外熱像儀的工作原理是使用光電設備來檢測和測量輻射，并在輻射與表面溫度之間建立相互聯系。簡單地講，紅外熱像儀就是將物體發出的不可見紅外能量轉變為可見的熱圖像。[1]在顯示器上生成熱圖像和溫度值，而且能對溫度值進行計算的一種檢測設備，這可以通過將其轉換為電信號來實現，只要將熱成像儀對準所要測量的物體，儀器能實現自動對焦，并立即產生清晰的圖像，熱圖像的上面的不同顏色代表被測物體的不同溫度。熱成像儀主要指標包括：空間分辨率、測溫精度、熱靈敏度，紅外熱成像儀是一門使用光電設備來檢測和測量輻射并在輻射與表面溫度之間建立相互聯系的科學。紅外熱像儀的構成包5大部分：1）電子組件；2）軟件；3）紅外鏡頭；4）顯示組件；5）紅外探測器組件[2]

關鍵詞：機器人；熱成像儀；紅外光

中圖分類號：TP18 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）07-0185-02

1 熱成像瞄準儀的用途

可用于制造能夠感知熱源的位置能自動瞄準火源的機器人，上下樓如履平地，準確快速識別現場火源，配合一定范圍內遙控操作，可以很大程度上滿足在火場進行滅火的需求。可運用在大型的石油化工企業，隧道，一些地鐵等災害事故，特別是在有濃煙，有毒有害，易燃易爆場[3]所，替代消防員進入現場實施滅火救援，一定程度上可以減少消防官兵的傷亡情況。實現一鍵展開、一鍵回收、一鍵滅火、一鍵退回。[4]貢獻社會，減少消防員因消防事故的傷亡以及運用到軍事領域，以及生活中的消防，比如如果能精確的探測到火源的位置，然后機器人能夠準確地將噴頭瞄準火源，不僅僅節約了滅火的用水量，更能高效的提高滅火的效率，減少火災造成的損失和人員的傷亡。[5]如何讓機器人攜帶著滅火器材，進入有火災的現場，進行高效的滅火，滅火器材用完后能自己出來補充，能夠自己靈活的進出火災現場。

2 自動瞄準機器人的主要概述

熱成像儀可以通過調節測溫精度、熱靈敏度，是可以很輕易地區分太陽光線和火源，自動瞄準機器人主要以單片機為控制核心，加以紅外火焰傳感，電機驅動。設有拐彎程序，前進程序，停止程序，避障程序，感知火焰的程序，二氧化碳滅火器壓強感受程序，定位程序，在機器人用完滅火原料的時候，能找到出來的路。有滅火的機器人，也有熱成像的應用，但是沒有熱成像自動瞄準，他們的機器人基本也都是遙控機器人進行作業。

3 自動瞄準機器人組裝

讓機器人接收環境訊息，判斷決策并做出相對的動作需要高度整合各領域技術。

3.1 機械

多自由度的機器人那個的配件非常多，會遇到結構件的尺寸或者對位不精準的狀況。因此我們會使用手工具和簡易的工具機進行加工，來修正零組件。安裝過程中也常常需要對配件進行微調甚至重新安排配重。

3.2 電機

因為機器人往往需要執行各式各樣的動作，所以要為機器人選擇正確的制動器。另一個和電機控制相關的重要的部分就是電力系統，我們需要根據機器人所做的工作為機器人選擇適合的電力系統。

3.3 電子

當組裝好機器人的結構和制動器之后，就會進入處理電子相關問題的階段，根據機器人的工作選擇適合的微控制板、馬達控制和感知器。

3.4 仿生

仿生學在機器人中最常被應用在機器人的移動中，但是我們的滅火機器人應用的是履帶移動，所以仿生學就應用在機器人的動作中，滅火機器人將仿生學應用于如何判斷火勢的大小和在大火中發現被困人員并如何解救被困人員。

4 熱成像自動瞄準機器人的總結

現在已有熱成像用于滅火和瞄準，但是沒有關于用熱成像自動瞄準的機器人，一個普通的滅火機器人搭載一個基于熱成像自動瞄準機器人可以自己進入火災現場進行滅火，以此減少消防官兵的傷亡，關于熱成像自動瞄準機器人，當準星的瞄準位置是高溫時，編寫程序進行發射，也可調節熱成像儀的靈敏度，進行自動射擊老鼠等有害動物的機器，以達到保護農作物的作用，也可用于軍事領域，將攜帶子彈的基于熱成像自動瞄準機器人，空投入敵方營地，進行高效率的射擊，減少士兵的傷亡。

參考文獻：

[1] 宮文靖. 基于視頻的紅外運動目標檢測研究與應用[D].電子科技大學，2016.

[2] 謝宏.基于FPGA的智能環境偽裝驅動設計[D].電子科技大學，2015.

[3] 陳謙. 飽和水工混凝土損傷及破壞實驗研究[D].重慶交通大學，2015.

[4] 王可. 橋梁檢測車一鍵展開及收車操作系統[J].起重運輸機械，2013（6）：81-83.

[5] 汪軍. 受限空間內高壓細水霧滅火機理研究[D].中國科學技術大學，2016.

【通聯編輯：唐一東】