基于嵌入式單片機的水陸兩用探測車

文/牛建星

水陸兩用探測車是一種適應水路和陸路的兩用探測工具。主要由水陸兩棲的運動機構和可以對周圍環境進行偵測和記錄的設備組成。運動機構可以適應水面和陸地兩種地形，拓寬了該工具的適用區域，對作業環境的要求降低。偵測和記錄的設備由各種檢測模塊組成，可以偵測周圍環境的數據并進行反饋，例如:周圍空氣的安全情況、周圍環境的溫度情況、周圍空間的大小、周圍環境的明亮程度等等。

運用探測車可以代替人去往人們情況未知的地理環境，對未知環境做出一個有數據檢測并向人們進行返回，對于人們的生命安全是一種很大程度的保證，可以用于消防、安防或對于復雜野外環境的偵測。

1 系統原理

系統主要由控制器、Wi-Fi模塊、傳感器模塊和上位機軟件組合運用而實現。在編程配置好單片機STM32F407VET6與Wi-Fi模塊后。

如圖1所示，在電路連接沒有問題的情況下，由傳感器采集外部環境的信息，經由AD轉換使電平高低的變化變為了數字信號，再經由Wi-Fi模塊發送到上位機或移動端，使用軟件就可以看到反饋回的視頻信息。

通過分析視頻信息，可以由上位機或移動端發送控制信息到Wi-Fi模塊，再由Wi-Fi模塊傳送到控制器STM32F407VET6，經由控制器STM32F407VET6控制電機，從而達到精確控制探測車的運動。

2 系統硬件設計

圖1

2.1 防水機構

為實現水陸兩用，需傳動機構和電路部分的防水性能達到工作要求，為實現水路運動要對輪胎和車身做出改動，以保證其防水性。

普通的輪胎只能滿足陸地上的運動要求，為解決這個問題，探測車上使用了一種充氣輪胎，該輪胎是其他普通輪胎體積的3倍，從而增加輪胎在水中的浮力。在輪胎的邊緣有適合于水中運動的輪槽，使輪胎的整周運動轉化為每只輪胎兩側的水中的水平運動，使探測車可以在水中自由運動。

2.2 電路的組成與設計

圖2所示的為探測車電路結構，為報證其供電的穩定性和耐用性，用雙電源供電，一個電源只為電機供電，另一個電源為其他模塊供電。由于傳感器對電壓的不同需求所以需要通過穩壓模塊將電壓分別穩壓為5V和3V為各類模塊供電。通過Wi-Fi模塊來實現與上位機的通信，進行數據的交換。視頻信息經Wi-Fi模塊傳輸到上位機，經過人工操作，單片機接收到上位機發來的控制信息來實現車輛的遠程遙控，實現運動的精確控制，可以快速地到達指定位置。

3 成果與展望

（1）探測車可以通將攝像頭，看到探測車所處環境的實際情況。

（2）通過遠程上位機可以遙控探測車的運動，使之到達指定的地點。

（3）探測車可以在水上運動，地理環境對探測車的性能影響小。探測車的環境適應性好。

圖2

目前對于探測車的理解大多數人都只是星球地表探測車，但在探測車還可以用于震后救援，地震往往會引起地表變化，而水陸兩用探測車剛好滿足這一需求。隨著傳感器技術的發展，新型的傳感器將變得更微笑更高效更靈敏，當這些優質的傳感器搭載到探測車上后的效率會更高，對于探測救援，環境偵測，將變得更加高效快捷，節省更多的人力物力，應用面將越變越大。