基于嵌入式單片機(jī)的水陸兩用探測車

文/牛建星

水陸兩用探測車是一種適應(yīng)水路和陸路的兩用探測工具。主要由水陸兩棲的運(yùn)動機(jī)構(gòu)和可以對周圍環(huán)境進(jìn)行偵測和記錄的設(shè)備組成。運(yùn)動機(jī)構(gòu)可以適應(yīng)水面和陸地兩種地形，拓寬了該工具的適用區(qū)域，對作業(yè)環(huán)境的要求降低。偵測和記錄的設(shè)備由各種檢測模塊組成，可以偵測周圍環(huán)境的數(shù)據(jù)并進(jìn)行反饋，例如:周圍空氣的安全情況、周圍環(huán)境的溫度情況、周圍空間的大小、周圍環(huán)境的明亮程度等等。

運(yùn)用探測車可以代替人去往人們情況未知的地理環(huán)境，對未知環(huán)境做出一個有數(shù)據(jù)檢測并向人們進(jìn)行返回，對于人們的生命安全是一種很大程度的保證，可以用于消防、安防或?qū)τ趶?fù)雜野外環(huán)境的偵測。

1 系統(tǒng)原理

系統(tǒng)主要由控制器、Wi-Fi模塊、傳感器模塊和上位機(jī)軟件組合運(yùn)用而實現(xiàn)。在編程配置好單片機(jī)STM32F407VET6與Wi-Fi模塊后。

如圖1所示，在電路連接沒有問題的情況下，由傳感器采集外部環(huán)境的信息，經(jīng)由AD轉(zhuǎn)換使電平高低的變化變?yōu)榱藬?shù)字信號，再經(jīng)由Wi-Fi模塊發(fā)送到上位機(jī)或移動端，使用軟件就可以看到反饋回的視頻信息。

通過分析視頻信息，可以由上位機(jī)或移動端發(fā)送控制信息到Wi-Fi模塊，再由Wi-Fi模塊傳送到控制器STM32F407VET6，經(jīng)由控制器STM32F407VET6控制電機(jī)，從而達(dá)到精確控制探測車的運(yùn)動。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

圖1

2.1 防水機(jī)構(gòu)

為實現(xiàn)水陸兩用，需傳動機(jī)構(gòu)和電路部分的防水性能達(dá)到工作要求，為實現(xiàn)水路運(yùn)動要對輪胎和車身做出改動，以保證其防水性。

普通的輪胎只能滿足陸地上的運(yùn)動要求，為解決這個問題，探測車上使用了一種充氣輪胎，該輪胎是其他普通輪胎體積的3倍，從而增加輪胎在水中的浮力。在輪胎的邊緣有適合于水中運(yùn)動的輪槽，使輪胎的整周運(yùn)動轉(zhuǎn)化為每只輪胎兩側(cè)的水中的水平運(yùn)動，使探測車可以在水中自由運(yùn)動。

2.2 電路的組成與設(shè)計

圖2所示的為探測車電路結(jié)構(gòu)，為報證其供電的穩(wěn)定性和耐用性，用雙電源供電，一個電源只為電機(jī)供電，另一個電源為其他模塊供電。由于傳感器對電壓的不同需求所以需要通過穩(wěn)壓模塊將電壓分別穩(wěn)壓為5V和3V為各類模塊供電。通過Wi-Fi模塊來實現(xiàn)與上位機(jī)的通信，進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換。視頻信息經(jīng)Wi-Fi模塊傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，經(jīng)過人工操作，單片機(jī)接收到上位機(jī)發(fā)來的控制信息來實現(xiàn)車輛的遠(yuǎn)程遙控，實現(xiàn)運(yùn)動的精確控制，可以快速地到達(dá)指定位置。

3 成果與展望

（1）探測車可以通將攝像頭，看到探測車所處環(huán)境的實際情況。

（2）通過遠(yuǎn)程上位機(jī)可以遙控探測車的運(yùn)動，使之到達(dá)指定的地點。

（3）探測車可以在水上運(yùn)動，地理環(huán)境對探測車的性能影響小。探測車的環(huán)境適應(yīng)性好。

圖2

目前對于探測車的理解大多數(shù)人都只是星球地表探測車，但在探測車還可以用于震后救援，地震往往會引起地表變化，而水陸兩用探測車剛好滿足這一需求。隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展，新型的傳感器將變得更微笑更高效更靈敏，當(dāng)這些優(yōu)質(zhì)的傳感器搭載到探測車上后的效率會更高，對于探測救援，環(huán)境偵測，將變得更加高效快捷，節(jié)省更多的人力物力，應(yīng)用面將越變越大。