CN105509561A - 红外超声波混合辅助瞄准反恐机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种红外超声波混合辅助瞄准反恐机器人，属于战术侦察技术领域。本发明的红外超声波混合辅助瞄准反恐机器人，包括行走车体、枪体、第一行走电机、第二行走电机、枪体回转电机、枪体俯仰电机、动力电池、以及控制及瞄准系统；控制及瞄准系统包括控制器、第一行走电机控制模块、第二行走电机控制模块、超声波检测模块、红外传感模块、枪体回转控制模块、枪体俯仰控制模块、无线通讯模块、射击触发模块、视频采集模块。本发明与现有技术相比具有结构简单、性能可靠、操作方便等特点。

Description

红外超声波混合辅助瞄准反恐机器人

技术领域

本发明属于战术侦察技术领域，更具体的说，属于一种利用红外线技术和超声波技术进行侦察的自动机器人系统。

背景技术

战场侦察和紧急情况现场侦察技术是野战部队、武警部队和特警部队都需要面对的实际问题，如何有效地对战场和紧急情况现场进行有效侦察、是制约野战部队和特警部队侦察的一大难题。野战部队的战场侦察体系应是空天地三位一体，即侦察卫星、侦察机(包括无人侦察机、侦察直升机等)、地面装甲侦察车以及特殊情况下由少量侦察兵组成德侦查小组。现有技术中总是习惯重视强大的太空侦察、空中侦察等一系列高科技手段，却忽视了传统的地面侦察的重要作用。

武警战士、特警战士和野战军战士在处置突发事件时候通常都需要进行战斗，通常在战斗环境中敌我双方的接触是一个复杂的过程，敌我双方通常是非接触式战斗方式，战场环境千变万化使得敌我双方可以充分利用环境和人造物进行有效伪装。如何在战斗过程中识别敌人的伪装、并保证射击过程不误伤无辜人员和己方人员，是武警战士、特警战士和野战军战士必须面对的一大难题。

今年来恐怖主义势力不断扩张，如何对恐怖突发事件进行紧急处置，以避免无辜群众的不必要伤亡已经成为武警战士和特警战士必须要面对的实战课题，现有技术中缺乏必要的技术装备也是制约武警战士和特警战士处置类似事件的一个重要因素。如何充分发挥辅助技战术手段的作用、以尽可能提高武警战士、特警战士和野战军战士的战斗素质和技能一直是制约本技术领域的一大难题。

发明内容

本发明为了有效地解决以上技术问题，给出了一种红外超声波混合辅助瞄准反恐机器人。

本发明的一种红外超声波混合辅助瞄准反恐机器人，其特征在于：包括行走车体、枪体、第一行走电机、第二行走电机、枪体回转电机、枪体俯仰电机、动力电池、以及控制及瞄准系统；所述第一行走电机、所述第二行走电机、所述枪体回转电机、所述枪体俯仰电机、所述动力电池均设置在所述行走车体中，所述枪体设置在所述行走车体上，所述控制及瞄准系统设置在所述枪体上；

所述控制及瞄准系统包括控制器、第一行走电机控制模块、第二行走电机控制模块、超声波检测模块、红外传感模块、枪体回转控制模块、枪体俯仰控制模块、无线通讯模块、射击触发模块、视频采集模块、第一电机控制模块、第二电机控制模块、第一电机、第二电机；所述控制器分别与所述第一行走电机控制模块、所述第二行走电机控制模块、所述超声波检测模块、所述红外传感检测模块、所述枪体回转控制模块、所述枪体俯仰控制模块、所述无线通讯模块、所述射击触发模块、所述视频采集模块、所述第一电机控制模块、所述第二电机控制模块电性相连；所述第一电机控制模块与所述第一电机电性相连，所述第二电机控制模块与所述第二电机电性相连；

所述动力电池分别与所述控制器、所述第一行走电机控制模块、所述第二行走电机控制模块、所述枪体回转控制模块、所述枪体俯仰控制模块相连，并为其提供供电电能；

所述第一行走电机控制模块与所述第一行走电机电性相连以实现对所述第一行走电机的控制，所述第二行走电机控制模块与所述行走电机电性相连以实现对所述行走电机的控制；所述枪体回转控制模块与所述枪体回转电机电性相连以实现对所述枪体回转电机的控制，所述枪体俯仰控制模块与所述枪体俯仰电机电性相连以实现对所述枪体俯仰电机的控制；

所述红外传感模块分别与第一红外线探头、第二红外线探头电性相连，所述第一红外线探头、所述第二红外线探头分别安装在所述第一电机、所述第二电机的旋转轴上；所述第一红外线探头的红外线探测幅度角A与所述第二红外线探头的红外线探测幅度角B相同；所述第一红外线探头的红外线探测区域S₃与所述第二红外线探头的红外线探测区域S₄相互交叉形成一红外线盲区区域S₁以及一红外线叠加区域S₂，所述红外线叠加区域S₂的夹角C，所述红外线叠加区域S₂的夹角C为30-40度，所述红外线盲区区域S₁与红外线叠加区域S₂同轴，所述红外线盲区区域S₁的轴线、红外线叠加区域S₂的轴线与枪体射击方向一致；

所述超声波检测模块分别与超声波发射部分、超声波接收部分电性相连，所述超声波发射部分的超声波发射方向、所述超声波接收部分的超声波接受方向与枪体射击方向一致。

根据以上所述的红外超声波混合辅助瞄准反恐机器人，优选：所述控制及瞄准系统还包括无线遥控模块、所述无线遥控模块与所述无线通讯模块之间无线通讯。

根据以上所述的红外超声波混合辅助瞄准反恐机器人，优选：所述视频采集模块是双目视频采集装置。

根据以上所述的红外超声波混合辅助瞄准反恐机器人，优选：所述视频采集模块的录取方向与所述超声波发射部分的发射方向、所述超声波接收部分的接收方向保持一致。

根据以上所述的红外超声波混合辅助瞄准反恐机器人，优选：所述第一行走电机、所述第二行走电机、所述枪体回转电机、所述枪体俯仰电机均是直流电机；所述动力电池是直流蓄电池。

本发明与现有技术相比具有结构简单、性能可靠、操作方便、操作方便等特点。

附图说明

附图1A是本发明红外超声波混合辅助瞄准反恐机器人的结构示意图；

附图1B是本发明红外超声波混合辅助瞄准反恐机器人的动力部分结构示意简图；

附图2是本发明红外超声波混合辅助瞄准反恐机器人的控制及瞄准系统结构示意图；

附图3是本发明红外线检测的结构示意图；

附图4是本发明超声波发射部分的电路结构示意图；

附图5是本发明超声波接收部分的电路结构示意图；

附图6是本安装有红外探头的电机结构示意图。

具体实施方式

图1A是本发明红外超声波混合辅助瞄准反恐机器人的结构示意图，图1B是本发明红外超声波混合辅助瞄准反恐机器人的动力部分结构示意简图；

本发明的包括行走车体、枪体、第一行走电机201、第二行走电机301、枪体回转电机601、枪体俯仰电机701、动力电池102、以及控制及瞄准系统101；第一行走电机201、第二行走电机301、枪体回转电机601、枪体俯仰电机701、动力电池102均设置在行走车体中，枪体设置在行走车体上，控制及瞄准系统101设置在枪体上；第一行走电机201、第二行走电机301、枪体回转电机601、枪体俯仰电机701均是直流电机；动力电池102是直流蓄电池。

第一行走电机201和第二行走电机301分别带动图中车体前方左侧轮子和右侧轮子的运动、以实现对行走车体的运动控制，枪体回转电机601和枪体俯仰电机701用于控制枪体机构的运动以调整射击视角，动力电池为第一行走电机201、第二行走电机301、枪体回转电机601和枪体俯仰电机701提供电能动力。

行走车体行走过程中或行走车体静止状态时，红外线检测部分和超声波检测部分在控制及瞄准系统的控制之下进行协调工作；本优选实施例中行走车体采用六轮底盘结构形式，其中图1A中靠运动方向前侧的两个并列轮子为动力轮子，后面的四个轮子是辅助轮子，第一行走电机201和第二行走电机301分别带动前方左侧轮子和前方右侧轮子的运动以实现对行走车体的运动控制，控制及瞄准系统对第一行走电机201和第二行走电机301进行协调控制，可以使行走车体沿着任意轨迹的运动；两个行走电机中的任一行走电机处于静止状态、而另外一个行走电机处于旋转状态，可以保证行走车体实现转弯运动。

图2是本发明红外超声波混合辅助瞄准反恐机器人的控制及瞄准系统结构示意图；控制及瞄准系统101包括控制器1、第一行走电机控制模块2、第二行走电机控制模块3、超声波检测模块4、红外传感模块5、枪体回转控制模块6、枪体俯仰控制模块7、无线通讯模块8、射击触发模块9、视频采集模块10、第一电机控制模块11、第二电机控制模块12、第一电机1101、第二电机1201；控制器1可以采用单片机，控制及瞄准系统101可以是由嵌入式控制系统所组成的控制系统。

控制器1分别与第一行走电机控制模块2、第二行走电机控制模块3、超声波检测模块4、红外传感检测模块5、枪体回转控制模块6、枪体俯仰控制模块7、无线通讯模块8、射击触发模块9、视频采集模块10、第一电机控制模块11、第二电机控制模块12电性相连；第一电机控制模块11与第一电机1101电性相连，第二电机控制模块12与第二电机1201电性相连；动力电池分别为所述控制器1、第一行走电机控制模块2、第二行走电机控制模块3、枪体回转控制模块6、枪体俯仰控制模块7提供供电电源。

第二行走电机控制模块3与第二行走电机301电性相连以实现对第二行走电机301的控制，第一行走电机控制模块2与第一行走电机201电性相连以实现对第一行走电机201的控制，通过对第二行走电机301和第一行走电机201的协调控制实现了对行走车体的控制；

枪体回转控制模块6与枪体回转电机601电性相连以实现对枪体回转电机601的控制，枪体俯仰控制模块7与枪体俯仰电机701电性相连以实现对枪体俯仰电机701的控制，通过对枪体回转电机601的控制和对枪体俯仰电机701的控制实现了对枪体机构射击方向的控制；

红外传感模块5分别与第一红外线探头501、第二红外线探头502电性相连，第一红外线探头501和第二红外线探头502对称地设置在行走车体上；第一红外线探头501的红外线探测幅度角A与第二红外线探头502的红外线探测幅度角B相同；第一红外线探头501的红外线探测区域S₃与第二红外线探头502的红外线探测区域S₄相互交叉形成一红外线盲区区域S₁以及一红外线叠加区域S₂，红外线叠加区域S₂的夹角C，红外线盲区区域S₁与红外线叠加区域S₂同轴；红外传感模块3可以对第一红外线探头501和第二红外线探头502进行对称调整、以改变红外线盲区区域S₁的轴线长度和红外线叠加区域S₂的夹角C。

超声波检测模块4分别与超声波发射部分401、超声波接收部分402电性相连，超声波发射部分401和超声波接收部分402可以设置在第一红外线探头501和第二红外线探头502之间的中点附近，超声波发射部分401和超声波接收部分402的设置位置可以位于第一红外线探头501和第二红外线探头502周围。

第一红外线探头501的轴线、第二红外线探头502的轴线与超声波发射部分401的发射方向、超声波接收部分402的接收方向均位于同一个平面内，这样可以保证红外线与超声波的检测结果最优。

为了便于对射击机器人进行控制，系统中还包括与控制及瞄准系统101进行无线通讯的无线遥控模块、无线遥控模块与无线通讯模块8之间无线通讯，特警或武警人员可以通过无线遥控模块遥控控制以实现对射击机器人进行远程无线控制，使得射击机器人具有智能自动功能和人工远程控制功能，大大拓展了射击机器人的应用场合。

视频采集模块10的录取方向与超声波发射部分401的发射方向、超声波接收部分402的接收方向保持一致，视频采集模块10的录取方向与枪体的子弹发射方向保持一致，视频采集模块10采集到的视频信息通过控制器1以及无线通讯模块8发送给无线遥控模块，远程无线操作人员可以直观地看到无线遥控模块上显示的视频信息和红外线与超声波的检测结果，当红外线与超声波检测异常的情况后，远程无线操作人员可以根据视频采集模块10采集到的视频信息可以对红外线与超声波的检测结果进行进一步确证。

图3是本发明红外线检测的结构示意图，由图中可以看出第一红外线探头501和第二红外线探头502对称地设置在一起时可以获得非常好的监测效果。第一红外线探头501的红外线探测幅度角为A，第二红外线探头502的红外线探测幅度角为B，第一红外线探头501和第二红外线探头502之间的距离为H₁。第一红外线探头501的红外线探测幅度S₃与第二红外线探头502的红外线探测幅度S₄有一盲区区域S₁，第一红外线探头501的红外线探测幅度S₃与第二红外线探头502的红外线探测幅度S₄有一重叠的红外线叠加区域S₂，其中盲区区域S₁的轴线有效距离为H₂，红外线叠加区域S₂的轴线有效距离为H₃，盲区区域S₁和与红外线叠加区域S₂同轴线、即H₂和H₃同轴线，盲区区域S₁和与红外线叠加区域S₂的轴线与行走车体的正前方保持一致、即H₂和H₃与枪体射击方向保持一致。

第一红外线探头501和第二红外线探头502均可以采用热释电红外传感器来检测人体辐射的红外信号，在第一红外线探头501和第二红外线探头502形成的探测器前端形成一个盲区区域S₁和一个红外线叠加区域S₂，红外线叠加区域S₂的夹角C范围为30-40度。热释电红外传感器的透镜前有人时，人体发出的红外线就进入红外线叠加区域S₂，这样便得到了红外信号以忽强忽弱的脉冲。人体辐射的红外线中心波长为9～10um，在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口，这个滤光片可通过光的波长范围为7～10um，正好适合于人体红外辐射的探测，而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收。

红外传感模块5分别与第一红外线探头501、第二红外线探头502电性相连，第一红外线探头501和第二红外线探头502对称地设置在行走车体上；第一红外线探头501的红外线探测幅度角A与第二红外线探头502的红外线探测幅度角B相同；第一红外线探头501的红外线探测区域S₃与第二红外线探头502的红外线探测区域S₄形成一盲区区域S₁以及一红外线叠加区域S₂。超声波检测模块4分别与超声波发射部分401、超声波接收部分402电性相连，所述超声波发射部分401和所述超声波接收部分402设置在枪体上、并与枪体射击方向的正向保持一致；

图4是本发明侦查机器人超声波发射部分401的结构图；超声波发射传感器LS1和与门U8之间有反相器U3、反相器U4、反相器U5、反相器U6、反相器U7，反相器U4和反相器U5并联、反相器U6和反相器U7并联，与门U8的两个输入端分别与两个自激震荡电路相连，两个自激震荡电路中分别两个施密特触发器U1和U2。

图5是本发明侦查机器人超声波接收部分402结构图；5V直流电经过耐流为500mA的保险丝F1和二极管D1、并经过两级电容滤波C1和C2形成5V数字电压源VDD，数字电压源VDD为2个NE5532P功率放大器提供电源。超声波接收传感器LS1并联10K电阻R3将接收到的超声波信号转变为输入信号，输入信号经过第一级放大器NE5532P放大、第二级放大器NE5532P放大之后输入到超声波检测模块4、输入信号经过两级放大后一共放大了400倍。

图6是本安装有红外探头的电机结构示意图，红外传感模块5包括第一红外线探头501、第二红外线探头502，第一红外线探头501和第二红外线探头502对称地设置，第一红外线探头501、第二红外线探头502分别安装在第一电机11、第二电机12的旋转轴上；在控制器1的控制之下，第一电机11、第二电机12分别对第一红外线探头501、第二红外线探头502进行对称调整，改变第一红外线探头501、第二红外线探头502之间的位置，以及红外线叠加区域S₂的夹角C，红外线叠加区域S₂的夹角C变化范围为30-40度。

Claims (5)

1.一种红外超声波混合辅助瞄准反恐机器人，其特征在于：包括行走车体、枪体、第一行走电机、第二行走电机、枪体回转电机、枪体俯仰电机、动力电池、以及控制及瞄准系统；所述第一行走电机、所述第二行走电机、所述枪体回转电机、所述枪体俯仰电机、所述动力电池均设置在所述行走车体中，所述枪体设置在所述行走车体上，所述控制及瞄准系统设置在所述枪体上；

所述控制及瞄准系统包括控制器、第一行走电机控制模块、第二行走电机控制模块、超声波检测模块、红外传感模块、枪体回转控制模块、枪体俯仰控制模块、无线通讯模块、射击触发模块、视频采集模块、第一电机控制模块、第二电机控制模块、第一电机、第二电机；所述控制器分别与所述第一行走电机控制模块、所述第二行走电机控制模块、所述超声波检测模块、所述红外传感检测模块、所述枪体回转控制模块、所述枪体俯仰控制模块、所述无线通讯模块、所述射击触发模块、所述视频采集模块、所述第一电机控制模块、所述第二电机控制模块电性相连；所述第一电机控制模块与所述第一电机电性相连，所述第二电机控制模块与所述第二电机电性相连；

所述动力电池分别与所述控制器、所述第一行走电机控制模块、所述第二行走电机控制模块、所述枪体回转控制模块、所述枪体俯仰控制模块相连，并为其提供供电电能；

所述第一行走电机控制模块与所述第一行走电机电性相连以实现对所述第一行走电机的控制，所述第二行走电机控制模块与所述行走电机电性相连以实现对所述行走电机的控制；所述枪体回转控制模块与所述枪体回转电机电性相连以实现对所述枪体回转电机的控制，所述枪体俯仰控制模块与所述枪体俯仰电机电性相连以实现对所述枪体俯仰电机的控制；

所述红外传感模块分别与第一红外线探头、第二红外线探头电性相连，所述第一红外线探头、所述第二红外线探头分别安装在所述第一电机、所述第二电机的旋转轴上；所述第一红外线探头的红外线探测幅度角A与所述第二红外线探头的红外线探测幅度角B相同；所述第一红外线探头的红外线探测区域S₃与所述第二红外线探头的红外线探测区域S₄相互交叉形成一红外线盲区区域S₁以及一红外线叠加区域S₂，所述红外线叠加区域S₂的夹角C，所述红外线叠加区域S₂的夹角C为30-40度，所述红外线盲区区域S₁与红外线叠加区域S₂同轴，所述红外线盲区区域S₁的轴线、红外线叠加区域S₂的轴线与枪体射击方向一致；

所述超声波检测模块分别与超声波发射部分、超声波接收部分电性相连，所述超声波发射部分的超声波发射方向、所述超声波接收部分的超声波接受方向与枪体射击方向一致。

2.根据权利要求书1所述的红外超声波混合辅助瞄准反恐机器人，其特征在于：所述控制及瞄准系统还包括无线遥控模块、所述无线遥控模块与所述无线通讯模块之间无线通讯。

3.根据权利要求书1所述的红外超声波混合辅助瞄准反恐机器人，其特征在于：所述视频采集模块是双目视频采集装置。

4.根据权利要求书1所述的红外超声波混合辅助瞄准反恐机器人，其特征在于：所述视频采集模块的录取方向与所述超声波发射部分的发射方向、所述超声波接收部分的接收方向保持一致。

5.根据权利要求书1所述的红外超声波混合辅助瞄准反恐机器人，其特征在于：所述第一行走电机、所述第二行走电机、所述枪体回转电机、所述枪体俯仰电机均是直流电机；所述动力电池是直流蓄电池。