反恐防暴机器人搭载平台控制系统的研究与设计

摘要

机器人技术的发展日新月异，各国为了应对日渐猖獗的恐怖主义活动，都在大力发展新机器人技术，并将其应用到反恐防暴领域之中。近年来中国海外利益逐渐拓展加深，恐怖主义活动在国内多有发生，因此反恐防暴机器人在我国的需求也日益迫切，研究和设计实用新型的反恐防暴机器人，无疑具有巨大的现实意义。
　　反恐防暴机器人是特种机器人的一种，既可以在危险环境下进行侦查，又可以对恐怖分子实施有效打击。为保障我方人员生命安全、降低伤亡率，亟需一种具有能够代替操作人员进入危险场所对危险物品排除以及自动打击恐怖分子的功能的机器人。
　　本论文研究的是反恐防暴机器人搭载平台控制系统。搭载平台控制系统是反恐防暴机器人的功能扩展，主要功能包括武器随动和机械臂抓取。武器随动系统能够在反恐防暴机器人进入危险环境中侦查到敌情时，自动定位并打击敌方的有生目标。为了保障作业人员的生命安全，采用了无线通信方式，通过基于UDP/IPv6以及RTP实时传输协议构建的远程局域网络，后方作业人员能够实时获取前方的监控图像，及时了解前线周遭的环境并迅速做出反应。对于动态单目标的追踪采用了TLD算法，该算法可以通过跟踪、检测、学习三大模块对监控图像的每一帧进行评估，并根据评估结果更新目标模型，保证了追踪目标的稳定。机械臂抓取系统能够稳定快速地将危险物品转移到安全位置。为了研究机械臂的运动学特性，采用D-H方法对机械臂建模，通过GRNN神经网络分析了其逆运动学问题，并达到了较好控制效果。

目录

声明

1 绪 论

1.1 课题研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 本课题主要研究内容

2 搭载平台控制系统的总体设计

2.1 控制系统整体方案

2.2 武器自动瞄准系统硬件组成与设计

2.3 机械臂抓取系统硬件组成

2.4 手部自动平衡系统的硬件电路设计

2.5 本章小结

3 云台与机械臂关节运动学分析

3.1 引 言

3.2 关节运动学分析数学基础

3.3 D-H模型的建立

3.4 武器随动系统云台关节运动学分析

3.5 机械臂关节运动学分析

3.6 本章小结

4 搭载平台系统局域网远程控制

4.1 引 言

4.2 传输层协议选择及其实现

4.3 IPv6协议

4.4 RTP实时传输协议

4.5 监控图像采集与传输

4.6 实验验证

4.7 本章小结

5 TLD动态目标追踪

5.1 引 言

5.2 TLD算法原理

5.3 TLD算法实现

5.4 TLD目标跟踪算法实际应用

5.5 实验验证

5.6 本章总结

6 系统软件设计

6.1 引 言

6.2 局域网远程控制上位机主程序设计

6.3 下位机主程序设计

6.4 实验验证

6.5 本章小结

7 总结与展望

7.1 工作总结

7.2 工作展望

参考文献

所发表论文

致谢