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作品難點在于：1、輪足可變形的機器人結構設計；2、機器人六足爬行形態的精確控制。

作品的創新點在于：1、采用ZMOD4410氣體傳感器，具有較高的氣體環境感知檢測精度和較強的穩定性，同時根據傳感器ODOR模式的特性實現了氣體濃度突變的自動報警功能，能夠第一時間通知探測人員撤離危險區域；2、機器人能夠變形，擁有輪式滾動和多足爬行兩種運動形態，在滿足移動速度的同時能夠適應多種復雜地形，具有較強的應用前景。

最后，衷心感謝IDT技術支持在本次ZMOD4410氣體傳感器使用中給予的幫助。

機器人硬件系統由機器人控制器、ZMOD4410 HiCom模塊、無線圖傳模塊、電機驅動模塊四個部分組成。其中，機器人控制器用于控制機器人的整體運動；ZMOD4410傳感器用于測量氣體環境參數，包括TVOC、IAQ、eCO2以及氣體濃度是否發生突變等參數；無線圖傳模塊用于遠程傳輸機器人當前所處環境的圖像信息，方便操作人員查看機器人當前所處的地形；電機驅動模塊用于驅動機器人輪式形態啟動的直流有刷電機，控制電機的轉速和轉向，進而控制機器人輪式滾動形態的前行速度和方向。

本次設計的機器人控制器由PMW模塊、OLED模塊、LED模塊、蜂鳴器模塊、藍牙模塊、SD模塊、MCU模塊共七個模塊組成。其中，PWM模塊用于控制多足爬行形態下啟動的伺服電機的轉角；OLED模塊用于顯示系統參數信息，方便系統的調試；LED模塊、蜂鳴器模塊用于提示系統當前所處的狀態信息，方便操作人人員的操作；藍牙通信模塊配合安卓APP可完成機器人的短程無線遙控操作，同時能夠以數據圖表的方式統計氣體傳感器數據的變化趨勢；SD卡模塊用于存儲MCU的運行日志問題，方便系統故障排查與解決；無線通信模塊用于機器人的遠程遙控操作。

      MCU模塊用于整個機器人系統的運動控制，通過IIC通信的方式讀取ZMOD4410傳感器的數據，配合IDT官方提供的算法庫，能夠準確讀取TVOC、IAQ、eCO₂氣體濃度參數；MCU以PWM脈沖的方式驅動電機驅動模塊，輸出與電壓線性相關的電壓，從而控制直流有刷電機的轉速與轉向；遠程無線遙控器通過2.4GHz頻段發送操作人員的控制指令，機器人本地接收器將接收的控制信號以UART通信的方式傳遞至MCU，最終完成機器人控制指令的執行。系統電源模塊用于整個機器人系統的供電。

圖一  本次設計的機器人硬件原理框圖

圖二  本次設計的機器人控制器實物圖片

圖三  本次設計的機器人硬件系統連接實物圖片

      本次設計的輪足兩用機器人系統軟件代碼均已上傳至GitHub，具體網址下載鏈接為：https://github.com/liren197968/SweepRobot/tree/master/Stm32F4/KeilMdk5Project/SweepRobot。

系統上電后，MCU首先完成外設的初始化，其次開始初始化各個硬件模塊，具體LED模塊、藍牙模塊、氣體傳感器模塊、蜂鳴器模塊、PWM模塊、直流電機初始化、運動形態的初始化。之后進入系統的循環主流程。

機器人系統首將先檢測電池當前的電量，若電池電量較低，系統將停止運行，并通過蜂鳴器播放充電提示音；若電池電量充足，系統開始接收遙控器的控制信號。若系統收到氣體測量控制指令，系統將開啟ZMOD4410的氣體檢測功能，否則將停止氣體檢測功能。若系統收到形態切換指令，機器人將進行形態切換（系統默認的機器人形態為輪式滾動形態），否則系統將保持當前的運動形態。系統軟件流程圖如下圖所示。

圖四  系統軟件流程圖

本文設計的機器人實物圖片如圖 5.1所示，機器人可變形，具有輪式滾動、多足爬行兩種運動形態，可通過無線遠程遙控器、手機APP進行遙控。機器人的輪式滾動形態為四輪滾動結構，通過后驅前轉向的方式實現，具有前滾、后滾、轉向等滾動功能；機器人多足爬行形態為六足爬行結構，能夠完成前進、后退、逆時針轉圈、順時針轉圈等功能；此外，機器人還具有無線圖像傳輸功能。

本文設計的機器人通過IDT的ZMOD4410傳感器測量氣體濃度數據，測量結果如下圖所示。當環境的氣體濃度超標或氣體濃度在極短的時間內發生濃度突變時，系統將發出報警信號，從而在第一時間內通知探測人員測量危險現場。

    作品詳細演示功能：

圖五  ZMOD4410傳感器測量結果

圖六  機器人總體裝配圖

圖七  機器人實物圖片

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