摘 要 本文针对研究如何引导地震搜救机器人进行搜救行动，提出一种人体热释红外检测引导方案。该方案基于红外传感信号处理器BISS0001，热释电红外探测器对人体辐射出的10um左右的红外辐射信号进行检测，该信号经过处理器BISS0001处理送入主控制器，进而判断周围是否存在生命迹象。
关键词 地震搜救；机器人；人体热释；红外检测
中图分类号TP24文献标识码A文章编号 1674-6708（2011）46-0228-02
0 引言
目前，地震救援救灾方式多为人工救援，一般救护人员无法进入危险区域，只能通过提升绞车、移动式风车等设备清除垃圾，然后再搜救遇难者。常用的设备有，生命探测仪是当前世界上最先进的搜救及检测仪器，主要通过感应人体所发出的超低频电波产生的电场（由心脏产生）找出“活人”位置。人体发出的超低频电场可穿透钢筋混凝墙、钢板、木板、甚至水，因此，只要有生命迹象，不论其是否清醒、昏迷、身陷瓦砾堆或躲在集装箱中，均可用生命探测仪在最短时间内将其找到。生命探测仪空旷探测范围可达500m，可透过80cm厚的普通钢板，探测到生命。而更加神奇的是，该生命探测仪只探测到人的生命，对其他动物的生命不起作用，具有很强的针对性。幸存者埋在瓦砾堆中，用手去一点点地挖开瓦砾显然太慢，用重型机械去移动又有可能伤着人。各种搜索仪器可以帮上忙。“蛇眼”就是一种搜索仪器，它的学名叫“光学生命探测仪”，是利用光反射进行生命探测的。仪器的主体非常柔韧，像通下水道用的蛇皮管，能在瓦砾堆中自由扭动。仪器前面有细小的探头，可深入极微小的缝隙探测，类似摄像仪器，将信息传送回来，救援队员利用观察器就可以把瓦砾深处的情况看得清清楚楚。很多博物馆和超市用的防盗装置就是这种光学探头加观察器的仪器。这种方式救灾周期长，危险性大，伤亡人数多，往往效率低，延误了救援的最佳时机，同时对救援人员自身的生命安全造成了极大的威胁，研究一种地震救援新装备，用机器代替人力是项非常紧迫的任务，本文针对引导地震搜救机器人进行搜救行动提出一种人体热释红外检测引导方案。
1 硬件设计
红外探测器采用热释电元件，对人体辐射出的10um左右波长的红外辐射非常敏感。传感器在接收到人体发出的红外辐射后，热释电元件就会向外释放电荷，经红外传感信号处理器处理后输出高电平。
热释红外探测器的电路如图1所示。
BISS0001为红外传感信号处理器，由运算放大器、电压比较器和状态控制器、延迟时间定时器、封锁时间定时器及参考电压源等构成的数模混合专用集成电路，可广泛应用于多种传感器和延时控制器。其引脚说明如下：
VDD为工作电源正端。范围为 3V~5V；
VSS为工作电源负端。一般接 0V；
IB为运算放大器偏置电流设置端。经 R B 接 V SS 端， R B 取值为 1M Ω 左右；
11N–为第一级运放放大器的反相输入端；
11N+为第一级运放放大器的同相输入端；
1OUT为第一级运算放大器的输出端；
2IN为第二级运算放大器的反相输出端；
2OUT为第二级运算放大器的输出端；
VC为触发禁止端。当 VC
VRF为参考电压及复位输入端。一般接 VDD 。接“0”时可使定时器复位；
A为可重复触发和不可重复触发控制端。当 A= “1”时，允许重复触发，当 A=“0”时不可重复触发；
VO为控制信号输出端。由 Vs 上跳边沿触发使 Vo 从低电平跳变到高电平时为有效触发。在输出延时间 Tx 之外和无 Vs 上跳变时 Vo 为低电平状态；
RR1 RC1 为 输出延迟时间 Tx 的调节端。 Tx ≈ 49152R1C1；
RR2 RC2 为 触发封销时间 Ti 的调节端。 Tx ≈ 24R2C2；
选取A=“0”，即为不可重复触发方式，当传感器检测到人体时，2脚输出高电平。当热释红外探测器检测到生命信息时，单片机会控制机器人进入中断，进而结合机器人系统中的其他定位模块，确认人的具体方位，趋近机器人车体接近目标，再次打开热释红外探测器确认是否有遇难者。电路的具体参数为R1=47K，C1=0.01uF，R2=1K，C2=0.01uF，输出延迟时间Tx≈49152R1C1=2.3s，触发封销时间Ti≈24R2C2=0.24ms。
2 系统工作流程图
3 结论
该红外探测器本身不发出任何辐射，功耗低，隐蔽性较好且价格低廉。但人体的红外辐射容易被遮挡，不易被探头接收且只对运动的人体反应灵敏，因此，在安装时可以将传感器尽量放在机器人车体前方安装的舵机的轴上，使传感器跟随舵机的轴一起在180°的范围内转动，这样就可以保证遇难者始终与热释红外探头有相对运动。为了进一步增大搜索角度，也可以机器人车体后部的两端也分别安装两个传感器，保证机器人可以在运动过程中搜寻360°的范围。
参考文献
[1]刘舒祺,施国梁.基于热释电红外传感器的报警系统[J].国外电子元器件,2005(3).
[2]韩芝侠,淡涛,黄庆华.热释电红外传感器的应用[J].陕西工学院学报，2003(3).
[3]王洪有，邵明省.基于红外热释电处理芯片BISS0001的安全防范系统设计[J].山西电子技术，2008(4).
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