【正文】 人的整體設(shè)計 .................................... 8 避障模塊 .............................................. 9 火焰檢測方案 ......................................... 11 滅火機器人的方案設(shè)計與論證 .............................. 13 機器人各模塊介紹 ....................................... 14 最終方案確定 ............................................ 16 第三章 硬件設(shè)計分析與計算 ...................................17 系統(tǒng)技術(shù)路線及功能簡介 .................................. 17 電源模塊 ................................................ 17 紅外尋跡傳感器 .......................................... 17 L298N 電機驅(qū)動 ......................................... 18 紅外火源傳感器 .......................................... 19 風(fēng)扇模塊 ................................................ 20 四、 軟件設(shè)計 ..............................................21 五、測試方案與測試結(jié)果： ....................................22 六、結(jié)論、心得體會 .........................................23 陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 第一章 引言 課題的開發(fā)背景 正如我們所知， 火災(zāi)在現(xiàn)實生活中是非常普遍的，它被稱為三大自然災(zāi)害之一。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，不可避免的火災(zāi)在各種危險場所頻繁出現(xiàn)，給社會安全造成了很多隱患。 如果 發(fā)生災(zāi)害事故，消防員 所面臨的環(huán)境是 高溫、黑暗、有毒和濃煙等，若沒有相應(yīng)的設(shè)備貿(mào)然沖進現(xiàn)場，不僅 不會 完成任務(wù)， 可能會 徒增人員 傷亡，這方面公安消防部隊已歷經(jīng)諸多血的教訓(xùn)。尤其是當(dāng)新消防法出臺后，搶險救援已成為公安消防部隊的法定任務(wù)，面對新時期面臨的新情況新任務(wù)，也為了更好地解決前述難題，顯得日益重要 是 消防機器人的配備。消防部隊將面對的火災(zāi)和應(yīng)急救援的形勢相當(dāng)復(fù)雜。尤其是在高溫、有毒、易燃易爆等復(fù)雜環(huán)境中，為切實增強消防部隊撲救大火的能力，也為更好地保護廣大官兵的生命安全，配備消防機器人已勢在必行 。 課題的研究現(xiàn)狀 智能小車方面：智能小車，也稱輪式機器人，是一種以汽車電子為背景，涵蓋控制、模式識別、傳感技術(shù)、電子、電氣、 計算機、機械等多學(xué)科的科技創(chuàng)意性設(shè)計。智能汽車作為一種智能化的交通工具，體現(xiàn)了車輛工程、人工智能、自動控制、計算機等多個學(xué)科領(lǐng)域理論技術(shù)的交叉和綜合，是未來汽車發(fā)展的趨勢。 機器人技術(shù)方面：目前已經(jīng)開發(fā)出了多種類型機器人機構(gòu)，其結(jié)構(gòu)有串聯(lián)、并聯(lián)及垂直關(guān)節(jié)和平面關(guān)節(jié)多種。目前研究重點是機器人新的結(jié)構(gòu)、功能及可實現(xiàn)性，其目的是使機器功能更強、柔性更大、滿足不同目的的需求。同時機器人機構(gòu)向著模塊化、可重構(gòu)方向發(fā)展。機器人控制技術(shù)現(xiàn)已實現(xiàn)了陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 機器人的全數(shù)字化控制，基于傳感器的控制技術(shù)已取得了重大進展。目前重點研究開放 式、模塊化控制系統(tǒng)，人機界面更加友好，具有良好的語言及圖形編輯界面。同時機器人的控制器的標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)化以及基于 PC機網(wǎng)絡(luò)式控制器已成為研究熱點。機器人已經(jīng)實現(xiàn)了全數(shù)字交流伺服驅(qū)動控制，絕對位置反饋。目前正研究利用計算機技術(shù)，探索高效的控制驅(qū)動算法，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和控制精度；同時利用現(xiàn)場總線技術(shù)，實現(xiàn)的分布式控制 [1]。 課題研究的意義 智能避障滅火機器人實現(xiàn)了對安全防護的質(zhì)的提高，也大大地減低了消防人員的危險。在智能滅火系統(tǒng)中應(yīng)用單片機來代替人的思考，還可以實現(xiàn)自動化控制，簡化了滅火的工作 流程，使單片機代替多余的消防人員，節(jié)省了國家不必要的支出，降低了危險。 自動滅火避障智能小車可以理解為機器人的一種特例，它是一種能夠通過編程手段完成特定任務(wù)的小型化機器人。與普遍意義上的機器人相比該智能小車制作成本低廉，電路結(jié)構(gòu)簡單，程序調(diào)試方便， 此設(shè)計在前人研究的基礎(chǔ)上，通過不斷地學(xué)習(xí)相關(guān)的知識，力求對消防機器人設(shè)計達(dá)到更深的了解和研究，促進消防機器人在火災(zāi)中的應(yīng)用并推廣在相關(guān)領(lǐng)域的研究，使消防研究工作不斷向前發(fā)展，具有很大的學(xué)術(shù)價值 。 陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 課題任務(wù) 根據(jù)自動控制的基本要求，自動滅火避障智能小 車必須在無人干預(yù)的情況下依靠處理器自動完成所有的系統(tǒng)設(shè)計要求。滅火通過火焰檢測傳感器找到蠟燭，控制電機引導(dǎo)小車走向蠟燭附近并吹滅蠟燭。自動避障通過紅外光電開關(guān)感應(yīng)前方的障礙物，程序判斷處理控制小車轉(zhuǎn)彎避開障礙物。 系統(tǒng)具體設(shè)計要求如下： （ 1） 實現(xiàn)直流減速電機的啟、停、正、反控制； （ 2） 利用直流減速電機實現(xiàn)對小車的運動控制； （ 3） 利用穩(wěn)壓芯片為單片機電路系統(tǒng)提供穩(wěn)定電壓； （ 4） 利用紅外線光電開關(guān)對障礙物的檢測； （ 5） 利用光敏晶體管對火源的檢測； （ 6） 通過單片機控制小車運動狀態(tài)實現(xiàn)小車的滅火避 障； （ 7） 通過編程檢驗系統(tǒng)程序的模塊化設(shè)計。 陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 第二章 系統(tǒng)基本原理與總體方案設(shè)計 滅火機器人的基本原理 滅火機器人滅火原理如圖 21所示。單片機采集火焰檢測模塊和避障模塊的信號，通過控制電機驅(qū)動模塊使小車避障行駛?cè)フ覍せ鹪?，在找到火源之后，單片機控制電機停止，開啟風(fēng)扇滅火，從而實現(xiàn)對整個火災(zāi)點滅火的過程。 圖 21 系統(tǒng)原理圖方框圖 滅火機器人的整體設(shè)計 滅火機器人由四部分組成： （ 1） 數(shù)據(jù)采集模塊，主