基于物聯網的偵查與救援機器人的設計

仇智睿，丁萬康，楊恒，張暉

(空軍航空大學航空基礎學院，吉林長春，130022)

1 系統整體設計

本系統結構如圖1所示，由3部分構成，分別為偵察小車、手機APP和救援小車構成，通過WiFi使兩小車能與Android手機APP端進行相互間通信，可以實現基于物聯網的偵查與救援。

圖1 系統結構

偵查小車上裝有紅外、超聲波、角度、溫度、濕度、火焰等多種傳感器，使得小車能在自平衡的基礎上能夠按照預先設置的路線進行自主偵查，使用wifi模塊作為服務器，可以實時傳輸傳感器采集的數據數據至手機APP端。

手機APP端可以實時顯示傳感器的各項數據，一旦數據出現異常，可以通過wifi控制救援小車出發救援。

救援小車上裝有紅外、超聲波、角度等各種傳感器，可以自主循跡，也可以由手機APP和語音控制行走，同時，救援小車上裝有風扇等救援設施，可以實施救援。雖然只裝有風扇，但可以根據需要擴展多種救援設施。

本系統通過設置wifi模塊的初始值實現了一對多的通信，在數據傳輸量較少的情況下實現了物聯網的功能，將其應用于戰場的勘察與救援，高度的節省了人力物力，同時，我們也可以通過手機APP的監控了解環境態勢。

2 硬件設計

硬件框圖如圖2所示：包含了偵察小車、救援小車與通信部分。

圖2 硬件框圖

2.1 偵查小車部分

小車由兩塊arduino板進行操作，兩塊arduino板之間用所定義的軟串口進行通信調配。上部分負責控制指令的收發，下部分控制小車行進。同時上板接入各種所需的傳感器與wifi模塊，通過程序來接收并發送相關數據反饋Android端、通知救援小車。

2.2 救援小車部分

救援小車基本構架與偵查小車相近，但搭載的傳感器因任務而有不同。其wifi模塊作為接收端使用，在接收到監視器端或偵查小車的指令后，進行相應的動作，完成救援任務。救援小車上裝有風扇，如圖3所示。

滅火風扇模塊：模塊接口說明：VCC接5V正極，IN接單片機（使能端信號為低電平驅動）、GND接地。

圖3 滅火風扇

2.3 通信部分

通信方面由多塊 esp8266 wifi模塊組成，啟動時，按特定的順序將各wifi板的信息進行初始化，將偵查小車的wiFi板設置為服務器，將救援小車和監視屏設置為客戶端并進行編號，即可實現一對多通信。通過設計的程序來返回主小車傳感器接受到的信息，在監視屏上顯示，并設置臨界值調動救援小車進行報警并實施救援，同時，也可通過監視屏端的相應指令來控制偵查與救援小車。無線模塊的傳輸流程圖如圖4所示。

圖4 無線模塊傳輸流程圖

3 軟件設計

軟件流程圖如圖5所示，必須先啟動偵查小車，然后啟動救援小車，最后啟動Android端進行連接。這樣的順序的原因是它們啟動的先后順序決定了他們在服務器端的標識，若不能按順序連接，則無法把消息發送給指定的對方。

手機APP可以顯示溫度、濕度、火焰等傳感器的數據，當發現異常時，救援小車出發救援并滅火。APP頁面布局如圖6所示。

圖5 軟件流程圖

圖6 手機APP頁面布局