利劍偉

摘要：自從進(jìn)入到21世紀(jì)以來，將智能機(jī)器代替人工的理念已經(jīng)得到廣泛的認(rèn)同，不僅是在某一個(gè)國家，而是在全球范圍內(nèi)都得到了廣泛的認(rèn)同。隨著當(dāng)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)、科技技術(shù)的不斷發(fā)展，高新技術(shù)的發(fā)展已然成為衡量一個(gè)國家發(fā)展的重要標(biāo)準(zhǔn)。而智能安防機(jī)器人是眾多科技發(fā)展中，受到高度關(guān)注的成員之一。面臨此種現(xiàn)象，需要對(duì)智能安防機(jī)器人設(shè)計(jì)進(jìn)行更深入性的研究與創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞：智能安防機(jī)器人;控制系統(tǒng);設(shè)計(jì);研究

中圖分類號(hào)：TP242文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-9129（2020）06-0076-02

Abstract：Sinceenteringthe21stcentury，theideaofreplacingartificialintelligencewithintelligentmachineshasbeenwidelyrecognized，notonlyinacountry，butalsointheglobalscopehasbeenwidelyrecognized.Withthecontinuousdevelopmentofsocialeconomy，scienceandtechnology，thedevelopmentofhighandnewtechnologyhasbecomeanimportantstandardtomeasurethedevelopmentofacountry.Andtheintelligentsecurityrobotisoneofthememberswhoreceivehighattentioninthedevelopmentofmanytechnologies.Facedwiththisphenomenon，itisnecessarytocarryoutmorein-depthresearchandinnovationonintelligentsecurityrobotdesign.

Keywords：intelligentsecurityrobot;Controlsystem;Design;research

隨著人類在不斷前進(jìn)的過程中，信息時(shí)代已經(jīng)到來，尤其是在集信息技術(shù)，機(jī)械工程，電力電子技術(shù)一體化的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)已經(jīng)在進(jìn)行快速的發(fā)展過程中，對(duì)智能機(jī)器人加以充分的應(yīng)用，所具有的明顯優(yōu)勢是可以對(duì)人工的高危險(xiǎn)和繁重作業(yè)進(jìn)行有效的替代。在智能變電站等工業(yè)領(lǐng)域的不斷發(fā)展過程中，智能安防機(jī)器人可以代替人工所完成的具體工作有：設(shè)備的各項(xiàng)檢測工作、危險(xiǎn)警報(bào)及時(shí)做出提示、環(huán)境得到全面監(jiān)控、數(shù)據(jù)的高效性采集等各種各樣的工業(yè)活動(dòng)，這樣不但是一項(xiàng)非常有開發(fā)前景的高新科技技術(shù)，而且還是智能安防機(jī)器人在不斷研發(fā)中的重要方向。

1智能安防機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究的基本含義

智能安防機(jī)器人所具有的功能更加的強(qiáng)大，同時(shí)性能十分穩(wěn)定的控制系統(tǒng)。因此，首先需要有正確的思路，所以在進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)過程中，要應(yīng)用模塊化的設(shè)計(jì)方式，對(duì)智能安防機(jī)器人控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)框架有初步的規(guī)劃;其次需要對(duì)機(jī)器人的主要控制系統(tǒng)，以及其它系統(tǒng)進(jìn)行不斷的設(shè)計(jì)研發(fā)，具體包含的有：機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制子系統(tǒng)、傳感器子系統(tǒng)、攝像頭控制子系統(tǒng)等都需要付出精心的勞作進(jìn)行設(shè)計(jì)研發(fā);最后是對(duì)機(jī)器人平臺(tái)加以充分的利用，從而對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行有效的實(shí)驗(yàn)測試，并對(duì)所測得的結(jié)果要進(jìn)行全面，詳細(xì)的分析，同時(shí)寫出相應(yīng)的可行性總結(jié)報(bào)告.通過以上的描述，可以做一定的預(yù)測性報(bào)告，安防機(jī)器人可以是人工操作的危險(xiǎn)系數(shù)得到有效的降低，同時(shí)對(duì)企業(yè)成本的合理控制也具有非常重要的意義。

智能安防機(jī)器人的核心部分是主控器，可以將其視作人的”大腦”，發(fā)揮著非常重要的作用。智能安防機(jī)器人主要是通過主控制器與機(jī)器人中的各項(xiàng)子系統(tǒng)共同的合作，從而使通訊和控制得到良好的實(shí)現(xiàn)，并對(duì)機(jī)器人的具體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行合理化的調(diào)整，以及行走路線等多方面的合理調(diào)整;如果機(jī)器人要想巡檢任務(wù)得到多線程分級(jí)管理的方式，那么必須要對(duì)搭載操作系統(tǒng)進(jìn)行充分的利用，而上位機(jī)的遠(yuǎn)程通信功能要想得到實(shí)現(xiàn)，通常需要搭載4G無線通信模塊.因此，智能安防機(jī)器人在進(jìn)行不斷研發(fā)的過程中，主要的核心部分一定是主控器的合理設(shè)計(jì)與研發(fā)。對(duì)主控器的研發(fā)，與國外相比我國研發(fā)開始的時(shí)間相對(duì)較晚，國外研發(fā)機(jī)構(gòu)在對(duì)其進(jìn)行研發(fā)的過程中，最初是ABB公司所研發(fā)的工業(yè)機(jī)器人IRC5控制系統(tǒng)，主要的構(gòu)成部分是：一個(gè)控制模模塊、一個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊，模板在銜接的過程中，所應(yīng)用到的銜接工具是兩根電纜，模塊在具體的銜接過程中非常的簡單，且在通信功能方面非常的具有完善性。KUKA公司所研發(fā)的是KeMotionr5000系列控制系統(tǒng)，該項(xiàng)系統(tǒng)是一套面向多軸運(yùn)動(dòng)控制的模塊化控制系統(tǒng)，通過對(duì)主控制器運(yùn)動(dòng)實(shí)行合理的規(guī)劃與設(shè)計(jì)和機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制單元的有效結(jié)合，能夠使伺服電動(dòng)機(jī)的控制得到完成，這樣就可以使工業(yè)機(jī)器人的準(zhǔn)確控制得到實(shí)現(xiàn)。國內(nèi)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制在進(jìn)行不斷的發(fā)展過程中，雖然發(fā)展速度非常的快，但是在設(shè)計(jì)理念方面還有待進(jìn)一步的完善，控制器開放性方面有待提高，容錯(cuò)性方面有待強(qiáng)化等多方面的局限性。

2控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

由于在設(shè)計(jì)的過程中，是以模塊化的設(shè)計(jì)理念作為前提條件，所以在對(duì)智能安防機(jī)器人控制系統(tǒng)進(jìn)行總設(shè)計(jì)的過程中，需要對(duì)各項(xiàng)系統(tǒng)有明確的劃分。主控系統(tǒng)所包含的子系統(tǒng)有：主控器、運(yùn)動(dòng)控制子系統(tǒng)、傳感器子系統(tǒng)、攝像頭控制子系統(tǒng)、上位機(jī)APP等所組成。主控器在控制系統(tǒng)中所發(fā)揮的作用，如同人的“大腦”一般，可以將信息、命令進(jìn)行有效的匯總、處理，然后發(fā)放到相應(yīng)的子系統(tǒng)中，從而使各項(xiàng)命令得到完成。運(yùn)動(dòng)控制器子系統(tǒng)主要是根據(jù)有關(guān)的命令，通過主控器所運(yùn)行的準(zhǔn)確速度和具體的運(yùn)行方向，從而使前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)向姿態(tài)調(diào)整等各種運(yùn)動(dòng)方式得到實(shí)現(xiàn)。傳感器控制子系統(tǒng)主要起到的作用是對(duì)電動(dòng)機(jī)，以及周圍環(huán)境的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的收集，如電機(jī)運(yùn)行中的具體速度情況、環(huán)境溫濕度等，并將收集到的各項(xiàng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤的發(fā)送到機(jī)器人主控器中進(jìn)行有效的匯總和全面、詳細(xì)的分析。攝像頭傳輸子系統(tǒng)主要所發(fā)揮的作用是，對(duì)現(xiàn)場環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)性的監(jiān)控，所具有的具體功能是，可以錄像、錄像回放，還可以對(duì)其中的紅外相機(jī)加以利用，從而實(shí)現(xiàn)環(huán)境溫度的探測，如果溫度出現(xiàn)過高的情況下，那么可以起到報(bào)警功能的作用。

3主控器設(shè)計(jì)

以安防機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)總設(shè)計(jì)方案作為基礎(chǔ)，來對(duì)安防機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的主控器進(jìn)行合理化的設(shè)計(jì)。智能安防機(jī)器人核心控制系統(tǒng)是主控器，所發(fā)揮的重要作用是起到樞紐的作用，主要功能所發(fā)揮的作用是，可以與機(jī)器各個(gè)子系統(tǒng)之間進(jìn)行通訊與控制;通過與搭載操作系統(tǒng)的有效利用，對(duì)機(jī)器人需要在同一時(shí)間完成的工作，可以實(shí)行多線程分級(jí)管理的模式;與上位機(jī)手機(jī)APP等可以進(jìn)行遠(yuǎn)程通信。因此，主控器所具有的各種性能，在優(yōu)、劣以及工作穩(wěn)定性方面都會(huì)對(duì)智能安防機(jī)器人有決定性的作用。

主控器的硬件組成部分有：核心芯片、與之相關(guān)的外圍擴(kuò)展電路。其中核心芯片所應(yīng)用的是飛思卡爾的工業(yè)處理器imx6，其中會(huì)包含2個(gè)ARMCortx-A9內(nèi)核，而每個(gè)內(nèi)核具體的運(yùn)行速率是1.2GHz，同時(shí)帶有1MBL2緩存和1GBDDR3支持搭載Linux、安卓等有關(guān)方面的操作系統(tǒng)。此種處理器主要應(yīng)用的范圍是電動(dòng)汽車領(lǐng)域，在性能方面十分的具有優(yōu)越性，且在可靠性方面非常的稿，能量信號(hào)非常的低，具有非常好的節(jié)能環(huán)保效果。通過對(duì)這種處理器搭載嵌入式Linux操作系統(tǒng)，然后是與QT框架進(jìn)行有效的結(jié)合，之后是對(duì)智能安防機(jī)器人開發(fā)界面進(jìn)行合理話的設(shè)計(jì)，最終使各項(xiàng)功能可以得到最好的實(shí)現(xiàn)。

主控器外圍擴(kuò)展電路在進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)過程中，是根據(jù)智能安防機(jī)器人功能的具體需求來進(jìn)行具體的規(guī)劃，其中PCB線路板上的主要元件有：4G通信模板、WiFi通信模板等。

4運(yùn)動(dòng)控制器子系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)

根據(jù)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)總方案，來對(duì)巡檢機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行合理、具體的設(shè)計(jì)。由于該項(xiàng)系統(tǒng)具有一定的特殊性，所以在設(shè)計(jì)的過程中，一定要對(duì)各方面的問題都進(jìn)行思考.該項(xiàng)系統(tǒng)在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，同樣是采取模板化的設(shè)計(jì)理念。因此，該項(xiàng)方案能夠?qū)ο到y(tǒng)中的容錯(cuò)性有強(qiáng)化性的效果，同時(shí)還可以使系統(tǒng)的可擴(kuò)展性可以得到明顯的提升，從而是智能安防機(jī)器人在進(jìn)行具體的工作過程中，所具有的適應(yīng)性和穩(wěn)定性可以得到很好的展示。

5傳感器子系統(tǒng)的合理化設(shè)計(jì)

智能安防機(jī)器人所具有的主要作用，是為了在一定的程度上可以將人工方面的工作進(jìn)行替代，主要有一系列安防、巡檢任務(wù)。因此，智能安防機(jī)器人一定要對(duì)外界環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)的感知，而要達(dá)到這樣的效果，多種傳感器之間必須要進(jìn)行緊密型的配合。對(duì)多傳感器融合技術(shù)加以應(yīng)用的過程中，可以對(duì)各種多傳感器之間所具有的功能進(jìn)行有效的結(jié)合，進(jìn)而起到取長補(bǔ)短的效果，最終使精確度可以得到明顯的提升。智能安防機(jī)器人傳感器子系統(tǒng)在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，會(huì)對(duì)傳感器中的數(shù)據(jù)采集功能加以充分的考慮，如導(dǎo)航信息和環(huán)境信息的有效采集;同時(shí)數(shù)據(jù)處理方面的功能，傳感器能夠?qū)⑹占降男畔⑦M(jìn)行合理的整合，最終對(duì)智能安防機(jī)器人接下來的工作有明確的判斷。

結(jié)語：智能安防機(jī)器人控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，需要對(duì)各方面的因素都加以充分的考慮，尤其是各個(gè)子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要十分的重視，因?yàn)橹挥邢到y(tǒng)得到完善的設(shè)計(jì)，才可以確保智能安防機(jī)器控制系統(tǒng)得到完整。然后再通過大量的試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果，從而使智能安防機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)能夠發(fā)揮最大的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉云楷，邵昌堯，李杰，等.智能安防機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[J].電子測量技術(shù)，2019，42（4）：25-29.

[2]王驥，謝仕義，錢建東，等.基于網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人的遠(yuǎn)程室內(nèi)安防新方法[J].電子器件，2017，40（1）：199-206.

[3]吳有廣，張志華.智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2015，（8）：2783-2784.

[4]李小琴.智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].電子世界，2013，（17）：126-127.

[5]方正.兩輪安防機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].四川：電子科技大學(xué)，2016.