排雷命題欲實現自動排爆機器人小車系統，使其具有循跡行駛、排爆掃描探測、無線傳輸、機械除爆功能。本設計以STC89C52單片機為核心，套用直流電機、光電感測器、金屬探測器、LCD顯示器、無線傳輸及接收模組等部件實現命題要求功能。在設計中，採用光電感測器和金屬探測器同步掃描探測，金屬探測器探頭採用點陣式循環供電模式，為本設計中的創新點。
通過對題目要求分析，設計的主要任務根據所實現的系統功能及次序可以分為循跡行駛、排爆掃描探測、無線傳輸、機械除爆四個系統模組，其中，排爆掃描探測模組包括對排爆車探測路線及探頭的設計。下面對各個模組分別進行方案論證。
自動排爆車
循跡行駛模組基本方案：
方案一：在小車前端兩側各裝置一個光敏電阻，採用LM393比較器，通過比較光敏電阻兩端的電壓異同來控制左右兩側電機的通斷，從而使小車實現循跡行駛。
方案二：單片機接光耦隔離電路連線L298N晶片（12V蓄電池供電），由L298N晶片的ENA、ENB、IN1、IN2、IN3、IN4六個引腳的電位變化來控制電機轉動的狀態（正轉、反轉、左轉、右轉、停止、立即停止），從而實現機器人小車循跡行駛。
基本介紹
- 中文名：自動排爆車
- 主要功能：機械排爆
車輛介紹,方案設計,分析計算,
車輛介紹
命題欲實現自動排爆機器人小車系統，使其具有循跡行駛、排爆掃描探測、無線傳輸、機械除爆功能。本設計以STC89C52單片機為核心，套用直流電機、光電感測器、金屬探測器、LCD顯示器、無線傳輸及接收模組等部件實現命題要求功能。在設計中，採用光電感測器和金屬探測器同步掃描探測，金屬探測器探頭採用點陣式循環供電模式，為本設計中的創新點。
自動排爆車
自動排爆車方案設計
通過對題目要求分析，設計的主要任務根據所實現的系統功能及次序可以分為循跡行駛、排爆掃描探測、無線傳輸、機械除爆四個系統模組，其中，排爆掃描探測模組包括對排爆車探測路線及探頭的設計。下面對各個模組分別進行方案論證。
自動排爆車
自動排爆車循跡行駛模組基本方案
方案一：在小車前端兩側各裝置一個光敏電阻，採用LM393比較器，通過比較光敏電阻兩端的電壓異同來控制左右兩側電機的通斷，從而使小車實現循跡行駛。
方案二：單片機接光耦隔離電路連線L298N晶片（12V蓄電池供電），由L298N晶片的ENA、ENB、IN1、IN2、IN3、IN4六個引腳的電位變化來控制電機轉動的狀態（正轉、反轉、左轉、右轉、停止、立即停止），從而實現機器人小車循跡行駛。
中巴自動排爆車
中巴自動排爆車循跡行駛模組方案論證與比較
方案一實現起來較為簡單，但是該方案有可能導致小車呈曲線行進，運行不穩定，可靠性不高；方案二除了實現循跡行駛功能之外，採用外加電源驅動，運行速度變快，由電機驅動晶片控制電機運轉狀態，方法簡捷，容易操作，且可以更好地控制轉速。故選擇方案二。
自動排爆車
自動排爆車排爆車探測路線基本方案
方案一：小車進入危險現場後沿邊界線圓狀軌道繞行，逐漸縮小半徑進行密集式搜尋排查，直至最後探測到可疑鐵磁材料薄片。
方案二：小車進入危險現場後直線行駛，排爆車任何一側的探測器檢測到邊界線後轉一定角度，再直線行駛，再檢測到邊界線依舊轉一定角度，依次執行，在行進的過程中不斷地用光電感測器和金屬探測器同步掃描，直到最後探測到可疑鐵磁材料薄片為止。通過計算及模擬實驗的方法確定該角度，使小車儘可能探測到1m直徑圓內的全部危險區域。
自動排爆車
自動排爆車排爆車探測方案論證與比較
自動排爆車探頭設計基本方案
方案一：在機械臂頭部安裝檢測探頭，隨小車前進機械臂在一定角度內擺動，使探頭沿弧線進行排雷式掃描探測。
方案二：在小車前端與車身等寬的區域內以25px為間距排布電磁繼電器，隨小車運動檢測金屬片。考慮到多個電磁繼電器費電的缺點，採用間隔循環掃描的方式減少了對電量的損耗。
自動排爆車
自動排爆車探頭方案論證與比較
方案一需協調好小車前進速度與探頭擺動速度的關係，易產生掃描盲區。而方案二極大的減少了掃描盲區，故選擇方案二。
警用自動排爆車
警用自動排爆車機械除爆模組基本方案
方案一：檢測並拾取金屬片後，倒推至邊界線處，通過循跡裝置沿變界線倒退回起點。
方案二：檢測並拾取金屬片後，倒推至邊界線處，原地旋轉一定角度，使車頭向前沿邊界線回到起點。
機械除爆模組方案論證與比較
方案一理論上可以實現倒退的功能，但是後退時左右轉與前行時的左右轉方向恰恰相反，導致循跡部分不好控制，後退回到起點很難實現；而方案二僅僅在首次探測到邊界線的時候，旋轉車身，使排爆車能夠向前行駛，這樣循跡部分很好控制，便於實現該模組功能。故選擇方案二。
軍用自動排爆車
軍用自動排爆車分析計算
金屬探測器是一種類似於電感的並對具有鐵磁性質的材料有感應能力的一種自製裝置。
磁吸力F∝磁感應強度B，而未加入鐵芯時探測器周圍磁場B∝I*N（電流與匝數的乘積），I=U/R，且R∝N，具體公式為B=u*I*N/2；R=ρ*L/S=ρ*π*D*N/S（u是輪子的磁導率、ρ是導線的電阻率、S是導線的橫截面積、D是線圈的平均直徑，L是導線總長），整理得：B=1/2μUS/ρD。當加入鐵芯時，鐵芯被該磁場磁化，也變成了一個磁體，產生的磁場與原磁場共同作用，對磁吸力產生影響。該磁場強度與鐵芯的材料有關。綜上，該金屬探測器產生的磁場與線圈的匝數N、通過線圈的電流I、電磁鐵的直徑D、導線的橫截面積以及鐵芯的材料有關。我們可以通過適當調整這些參數使探頭能夠在一定的距離內檢測到金屬片。
美國軍用自動排爆車
美國軍用自動排爆車