基于遠(yuǎn)距離傳輸?shù)膚ifi模塊多功能輔助救護(hù)車(chē)的研制設(shè)計(jì)
發(fā)布日期:2022-01-19
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基于
遠(yuǎn)距離傳輸?shù)膚ifi模塊多功能輔助救護(hù)車(chē)的研制設(shè)計(jì),智能小車(chē)輕便底盤(pán),應(yīng)用廣泛,能在復(fù)雜的、人不能進(jìn)入的環(huán)境中進(jìn)行測(cè)量,實(shí)現(xiàn)自我避障。利用遠(yuǎn)距離傳輸?shù)膚ifi模塊WIFI技術(shù),可以在高清晰度環(huán)境中實(shí)時(shí)傳輸圖像,在可見(jiàn)度很低的情況下,利用熱紅外探測(cè)器實(shí)現(xiàn)人與活物體的自動(dòng)避障,減少了智能車(chē)輛對(duì)雷達(dá)掃描的依賴(lài)和雷達(dá)盲區(qū)的不可靠性;能有效提高車(chē)輛安全。安裝了GPS模塊既能測(cè)量小車(chē)位置,并且能夠防盜;同時(shí)采用GSM數(shù)據(jù)發(fā)送方式和遠(yuǎn)距離傳輸?shù)膚ifi模塊WIFI實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸,在車(chē)輛位置改變時(shí),發(fā)送SMS,可實(shí)現(xiàn)車(chē)輛定位跟蹤,為執(zhí)行緊急任務(wù)時(shí)的車(chē)輛指揮、調(diào)度、管理提供了便利。經(jīng)過(guò)測(cè)試,能夠快速定位遇險(xiǎn)人員,并及時(shí)發(fā)送坐標(biāo)信息,在一定程度上保護(hù)了人民的生命安全。
天災(zāi)無(wú)疑是人們生命、財(cái)產(chǎn)、交通和其他安全隱患。例如:南方特大雪災(zāi)造成多個(gè)市縣電力供應(yīng)中斷;2008年汶川大地震造成遇難、失蹤人數(shù)達(dá)87000人,經(jīng)濟(jì)損失約8451億元;每年在某些山區(qū)發(fā)生一系列泥石流事故。因?yàn)椴荒芗皶r(shí)開(kāi)展救援工作,造成的傷亡和經(jīng)濟(jì)損失無(wú)法估計(jì),因此減少自然災(zāi)害造成的傷害十分重要,因此有針對(duì)性地研究和開(kāi)發(fā)智能救護(hù)工具已經(jīng)成為一個(gè)重要而迫切的課題?!皬U墟可變形搜救機(jī)器人,機(jī)器人生命探測(cè)儀,旋翼無(wú)人機(jī)”3款機(jī)器人在沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和中國(guó)地震應(yīng)急救援中心合作開(kāi)發(fā)出“廢墟可變形搜救機(jī)器人,旋翼無(wú)人機(jī)”3款機(jī)器人。一些日本科學(xué)家開(kāi)發(fā)了一種能爬過(guò)廢墟的機(jī)器人,用來(lái)拯救被地震廢墟中困的幸存者。但是現(xiàn)有的救護(hù)機(jī)器人應(yīng)用范圍單一,成本高。本論文提出了一種適用于地震、森林搜索和搜索的場(chǎng)景,它采用自動(dòng)控制和手動(dòng)控制的方法,可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送、生命信息的定位及其他多功能輔助救援機(jī)器人。提出采用履帶作為機(jī)架,STM32單片機(jī)作為主控制系統(tǒng),采用遠(yuǎn)距離傳輸?shù)膚ifi模塊無(wú)線(xiàn)方式傳送視頻;生命信息實(shí)時(shí)定位等功能,能夠探測(cè)復(fù)雜的事故環(huán)境。與此同時(shí),多功能救生機(jī)器人采用多種傳感器,如溫度傳感器、氣體濃度傳感器。通過(guò)采集數(shù)據(jù),處理數(shù)據(jù)并輸出數(shù)據(jù),對(duì)事故現(xiàn)場(chǎng)的溫度、濕度、二氧化碳濃度等進(jìn)行監(jiān)測(cè)。通過(guò)與無(wú)線(xiàn)技術(shù)的聯(lián)用,可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)控制方式的切換,使其更加靈活、實(shí)用、更人性化。涉及電子信息工程、機(jī)械原理、信息科學(xué)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域,是一項(xiàng)綜合應(yīng)用。該多功能智能輔助救生小車(chē)以設(shè)計(jì)理念為指導(dǎo),以高效、實(shí)用、大限度地保護(hù)傷員為目的,結(jié)合生產(chǎn)需求、環(huán)境要求、經(jīng)濟(jì)需要、使用需求等一系列因素,進(jìn)行合理的研究設(shè)計(jì)。
以遠(yuǎn)距離傳輸?shù)膚ifi模塊為核心的智能小車(chē),利用GPS實(shí)時(shí)定位,以SMS傳遞坐標(biāo)信息,并利用傳感器檢測(cè)小車(chē)前方障礙物。實(shí)時(shí)獲得小車(chē)所在環(huán)境,并利用遠(yuǎn)距離傳輸?shù)膚ifi模塊
小車(chē)WIFI模塊實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)視頻傳輸,便于后方人員操作;系統(tǒng)采用主流GSM平臺(tái)進(jìn)行地理信息分析,擁有豐富的開(kāi)發(fā)環(huán)境;對(duì)主流開(kāi)發(fā)語(yǔ)言(C,C++…)的支持,開(kāi)放數(shù)據(jù)。熱敏傳感器在清晰度低、能見(jiàn)度低的環(huán)境中,能夠探測(cè)到目標(biāo),并把檢測(cè)到的信號(hào)放大;經(jīng)過(guò)過(guò)濾,提取出所需的信息,這些信息可轉(zhuǎn)換成所需的格式,通過(guò)控制裝置傳送。閃光燈即為發(fā)出報(bào)警信號(hào),實(shí)現(xiàn)小車(chē)避障。
針對(duì)小車(chē)控制部分工作負(fù)荷較大,為提高工作效率,采用雙單片機(jī)作為小車(chē)控制部分GPS坐標(biāo)的采集和發(fā)送。該系統(tǒng)采用的單片機(jī)為STM32F105,利用STM32F103實(shí)現(xiàn)對(duì)GPS的采集與發(fā)送。該系統(tǒng)具有可靠性高、靈活性強(qiáng)的總體結(jié)構(gòu),能適應(yīng)特定環(huán)境的要求。手提電話(huà)APP控制手推車(chē)的前進(jìn)、后退,熱紅外傳感器探測(cè)到生命體后,手推車(chē)指示燈迅速閃爍,采用車(chē)載GPS/北斗定位模塊,通過(guò)小車(chē)GSM模塊,實(shí)現(xiàn)雙定位,確保精度。將由GPS/北斗定位獲得的經(jīng)緯度信號(hào)發(fā)送到指定的手機(jī)上,從而可獲得小車(chē)的位置、為避免不必要的短信資源浪費(fèi),建議采用短信發(fā)送兩次延遲(時(shí)間可以調(diào)整,根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行合理調(diào)整),車(chē)上裝有高清攝像機(jī),支持視頻回傳(類(lèi)似于航空攝影),利用遠(yuǎn)距離傳輸?shù)膚ifi模塊WIFI將視頻實(shí)時(shí)發(fā)送到手機(jī)APP,在無(wú)法達(dá)到目的地時(shí),可實(shí)時(shí)觀(guān)察當(dāng)前道路情況,方便小車(chē)步行路線(xiàn)(如:狹窄空間等);并能探測(cè)到惡劣的環(huán)境條件,為后續(xù)人工救援提供方便和依據(jù)。
單片機(jī)STM32系列是目前市場(chǎng)上主流的微處理器,具有高性能、低成本、低功耗等特點(diǎn),采用ARMV7架構(gòu)下的STM32F103ZET6芯片中央處理器,該芯片的參數(shù)和功能介紹如下:(a)內(nèi)核:Cortex-M3;Flash:512KB;RAM:64KB;LQFP144腳封裝;(b)6-12個(gè)時(shí)鐘周期,迅速可嵌套中斷;(c)32位RISC處理程序,工作頻率:72MHz;CPU電壓值:2.0~3.6V;(d)設(shè)置內(nèi)存保護(hù)接入規(guī)則;(e)支持JTAG、SWD調(diào)試;(f)4個(gè)通用計(jì)時(shí)器;2個(gè)計(jì)時(shí)器;2個(gè)基本計(jì)時(shí)器;3個(gè)SPI接口;2路I2S接口;2路I2C接口;5路USART;各一路USB,SDIO、CAN接口、NANDFlash總線(xiàn)、SRAMFlash和NORFlash;(h)三路12位AD輸入和兩路12位DA輸出。外部電路設(shè)計(jì)。
在此基礎(chǔ)上,借鑒前人的理論經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐基礎(chǔ),從多功能、智能化等角度對(duì)多功能智能救生車(chē)進(jìn)行設(shè)計(jì)。常規(guī)救護(hù)設(shè)備設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,功能相對(duì)單一,對(duì)順利、高效完成救援具有一定的局限性。智能救援車(chē),在基于傳感器的復(fù)雜環(huán)境下,設(shè)計(jì)不同的模塊,實(shí)現(xiàn)了在霧天或低清晰度環(huán)境下的熱紅外避障;遠(yuǎn)距離傳輸?shù)膚ifi模塊WIFI圖像實(shí)時(shí)傳輸?shù)裙δ?,在多任?wù)環(huán)境下靈活可用。智能型救援車(chē)可以通過(guò)手機(jī)或平板上的APP進(jìn)行操作,簡(jiǎn)單靈活,可操作性強(qiáng)。