第三届谢菲尔德大学搜救机器人比赛

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● 原文作者: 戴晓天 @ 云飞机器人实验室
● 原文地址: 第三届谢菲尔德大学搜救机器人比赛

这个月月初参加了我们学校的搜救机器人大赛:谢菲尔德自动工程系搜救机器人比赛 (ACSE Robotic Search and Rescue Competition) 。该比赛的目标是设计一个移动机器人,通过远程视频控制的方法让其通过一个模拟的搜救环境,并在最短时间内到达终点。该场地模拟了很多搜救过程中可能出现的障碍:重型物体、斜坡、坑洼路面、吊桥、狭窄的通道等。图为当天的比赛场地:

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Figure 1.  比赛当天场地实景

这个比赛的难点在于机器人的结构必须能应对复杂的场地,并且参赛队伍在比赛过程中无法直接看见机器人所在环境,只能通过远程视频的方式对机器人进行无线控制。这次我采用的架构为Arduino兼容的大谷Wild Thumper机器人控制板 + 树莓派:由Wild Thumper控制板进行电机控制与传感器采集,并通过树莓派实现远程控制与视频传输,两个系统之间通过TTL串口进行通信。PC端使用Processing对机器人实现控制,并展示当前的运行参数与传感器数据。

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Figure 2. Wild Thumper(左) + 树莓派(右)的配置

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Figure 3. 机器人实体(正面)

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Figure 4. 机器人实体(侧面)

机器人所用的摄像头为树莓派官方最新发布的摄像头模块RaspiCam,该模块使用OV5647芯片,图像像素为300万,视频支持1080P@30fps。 摄像头模块通过软排线与树莓派的CSi接口相连接,并通过云台增加了倾斜方向的自由度。视频采集与传输使用Raspivid + Netcat + mplayer,为了提高传输速率使用了UDP协议,并且将采集像素下降到600 * 480。摄像头通过热熔胶固定在舵机云台上,图为摄像头的安装位置:

DSC01775Figure 5. 机器人摄像头特写

DSC01700 Figure 6. 无线视频传输调试

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Figure 7. 比赛现场 之1

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Figure 8. 比赛现场 之2

机器人硬件配置清单

核心主控 树莓派 Model B
辅助控制 Wild Thumper (Arduino兼容)
底盘 大谷4WD Wild Thumper Chasis
摄像头 RaspiCam + 单轴云台
传感器 3轴加速度/陀螺仪 + 3轴磁场传感器
电源供电 20C/5000mAh 2s锂聚合物电池+ USB备份电源5V 6000mAh

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