大型反恐排爆机器人远程控制系统设计

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911事件以来,世界范围内的恐怖事件频发,这严重威胁着世界人民的生存和安全。为了进一步打击恐怖犯罪活动,世界各国都加强了反恐力量的建设,其中就包括排爆机器人的研制。现阶段,伴随着科技的快速发展,世界各国尤其是西方发达国家,已在排爆机器人的相关领域取得了丰硕的研究成果,并且已经在世界范围内的军警部门得到了广泛应用。与西方发达国家相比,虽然我国在排爆机器人的研究领域起步较晚,但也取得了一定的研究成果,为我国的国防建设贡献了一份力量。本课题研究目标是研制一个可以无线遥操作控制的大型反恐排爆机器人,其主要由三部分组成,包括移动载体、排爆机械臂和上位机遥控箱。其中移动载体具有一定的越障能力,能够穿过坡度小于30°的斜坡,并且能够攀爬坡度小于30楼梯;排爆机械臂是一个6+1自由度的机械臂,具有多种操作模式,灵活方便操作;用户可以利用上位机遥控箱对这二者进行遥操作。本文主要涉及了大型反恐排爆机器人研制项目中的排爆机械臂、通信系统和上位机遥控箱的设计三部分。其中排爆机械臂部分,本文研究了其控制策略,并进行了平面运动规划,推导了平面四杆机构的运动学方程,设计了求解运动学方程的算法并编程检验了其有效性,之后搭建了排爆机械臂控制系统的主程序框架,利用Embedded Visaul C++4.0完成了程序的编写,最后参与了整个排爆机械臂控制系统的搭建,经过试验测试,该排爆机械臂控制系统工作状态良好。另外,本文还研究了上下位机无线通信系统的实现,提出了两种通信方案,经过试验测试选择了通讯延时较小的通讯方案,最后建立了基于TCP/IP模型的双套接字网络通讯系统,经过试验测试,达到了最初的设计要求。此外,本文还参与了上位机遥控箱的设计,搭建了上位机软件系统框架,设计了友好的人机交互界面,并利用Visual C++6.0完成了整个程序的编写,经过试验测试,上位机遥控箱工作状态良好。最后,在完成整套系统的搭建后,进行了相应的功能性测试,测试结果表明,系统能够稳定可靠地工作,基本完成了设计任务。
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