河北衡水中学    杜霖

　　基于GSM网络及小型无线网络的可模式识别导航机器人富莱德可以完成在未知环境下对环境情况和目标进行探索的任务，并进行自主学习，以达到在未知环境中自主搜索目标，并对目标自主采集等功能。富莱德主要被用于如工业排险、警用排爆、密室探索，以代替人们去完成对人可能会造成危险的工作或在人们无法达到的环境中工作。因为富莱德进行智能化探索，这样大大减轻了操作者的工作量。

   　富莱德机器人的结构：
   　富莱德机器人为轮式机器人，包括鼠标测距传感器、超声测距传感器、红外传感器、无线通信模块、无线摄像头、电子罗盘、光电编码盘、步进电机、直流电机等部件。

   　富莱德机器人的工作方式：
   　富莱德机器人采用无线通信方式与PC进行通信，机器人负责采集数据并发送到PC机，PC机进行视频处理及数据融合，绘制电子地图，动态规划路径，根据任务类型发出对机器人的控制指令。

   　富莱德机器人的特色：
   　1．分布式系统结构
   富莱德机器人的设计，模仿了现代流行的软件编程技术：三层架构体系。机器人部分由三块单片机组成，分别负责通信，数据采集，指令执行；机器人的计算部分在PC端，通过无线模块进行数据传输。负责通信的单片机是“业务层”，包含相关指令接口；负责执行的单片机是“表现层”，是系统的执行器；负责运算的PC机相当于“数据访问层”。这样的分布式系统结构，大大提高了机器人的扩展能力，降低了成本，减小了机器人对设备的依赖性。
    　2．无线控制能力
    富莱德机器人最大的特点是操作者和机器人能进行远程的对话，机器人通过无线摄像头将图像数据发送给计算机，计算机进行模式识别或者根据操作者的决策发出对机器人的控制信号；甚至，通过在PC端连接的GSM设备或富莱德机器人控制端的网络控制扩展程序，使用者可以通过手机短信或Internet在千里之外控制富莱德机器人。
   　 3．自主导航能力
    富莱德机器人通过建立栅格地图，在执行任务的过程中，自动将环境中的目标位置、障碍等信息保存在电子地图上，同时，通过A*寻路算法，富莱德机器人自己能够进行最优路径的规划。
    　4．发达的视觉
    富莱德机器人具备自主学习能力，在未知环境中，能够自动提取环境信息，进行学习，将环境中物体的状态量保存下来，在以后再次发现目标时，机器人能够自动识别出物体。同时，机器人能够根据物体描述找到物体并进行抓取等操作。
    　5．精准的抓取结构
    富莱德机器人的机械臂为双自由度的爪式结构，在视觉和红外传感器的辅助下，结合改进的PID控制算法，能够进行精准定位，抓取物体。
    　6．创新的鼠标测距模块
    在富莱德机器人的测距模块中，我们使用单片机模拟鼠标Ps/2口，通过光电鼠标测量相对位移，达到精确的机器人定位。
 
　　注：
    作者杜霖的制作作品过程中的相关论文《基于NMI特征的Auto-Camshift算法及其应用》被收录在《计算机工程》2006年第三期217页。
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