【正文】 人的整體設(shè)計(jì) .................................... 8 避障模塊 .............................................. 9 火焰檢測(cè)方案 ......................................... 11 滅火機(jī)器人的方案設(shè)計(jì)與論證 .............................. 13 機(jī)器人各模塊介紹 ....................................... 14 最終方案確定 ............................................ 16 第三章 硬件設(shè)計(jì)分析與計(jì)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(jī)驅(qū)動(dòng) ......................................... 18 紅外火源傳感器 .......................................... 19 風(fēng)扇模塊 ................................................ 20 四、 軟件設(shè)計(jì) ..............................................21 五、測(cè)試方案與測(cè)試結(jié)果： ....................................22 六、結(jié)論、心得體會(huì) .........................................23 陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(shí)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(jì)的快速發(fā)展，不可避免的火災(zāi)在各種危險(xiǎn)場(chǎng)所頻繁出現(xiàn)，給社會(huì)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(jìn)現(xiàn)場(chǎng)，不僅 不會(huì) 完成任務(wù)， 可能會(huì) 徒增人員 傷亡，這方面公安消防部隊(duì)已歷經(jīng)諸多血的教訓(xùn)。尤其是當(dāng)新消防法出臺(tái)后，搶險(xiǎn)救援已成為公安消防部隊(duì)的法定任務(wù)，面對(duì)新時(shí)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(jī)器人的配備。消防部隊(duì)將面對(duì)的火災(zāi)和應(yīng)急救援的形勢(shì)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(shí)增強(qiáng)消防部隊(duì)撲救大火的能力，也為更好地保護(hù)廣大官兵的生命安全，配備消防機(jī)器人已勢(shì)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(jī)器人，是一種以汽車電子為背景，涵蓋控制、模式識(shí)別、傳感技術(shù)、電子、電氣、 計(jì)算機(jī)、機(jī)械等多學(xué)科的科技創(chuàng)意性設(shè)計(jì)。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(dòng)控制、計(jì)算機(jī)等多個(gè)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(shì)。 機(jī)器人技術(shù)方面：目前已經(jīng)開發(fā)出了多種類型機(jī)器人機(jī)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(diǎn)是機(jī)器人新的結(jié)構(gòu)、功能及可實(shí)現(xiàn)性，其目的是使機(jī)器功能更強(qiáng)、柔性更大、滿足不同目的的需求。同時(shí)機(jī)器人機(jī)構(gòu)向著模塊化、可重構(gòu)方向發(fā)展。機(jī)器人控制技術(shù)現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)了陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 機(jī)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(jìn)展。目前重點(diǎn)研究開放 式、模塊化控制系統(tǒng)，人機(jī)界面更加友好，具有良好的語言及圖形編輯界面。同時(shí)機(jī)器人的控制器的標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)化以及基于 PC機(jī)網(wǎng)絡(luò)式控制器已成為研究熱點(diǎn)。機(jī)器人已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字交流伺服驅(qū)動(dòng)控制，絕對(duì)位置反饋。目前正研究利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，探索高效的控制驅(qū)動(dòng)算法，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和控制精度；同時(shí)利用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，實(shí)現(xiàn)的分布式控制 [1]。 課題研究的意義 智能避障滅火機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了對(duì)安全防護(hù)的質(zhì)的提高，也大大地減低了消防人員的危險(xiǎn)。在智能滅火系統(tǒng)中應(yīng)用單片機(jī)來代替人的思考，還可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，簡化了滅火的工作 流程，使單片機(jī)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(xiǎn)。 自動(dòng)滅火避障智能小車可以理解為機(jī)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(jī)器人。與普遍意義上的機(jī)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(jì)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(shí)，力求對(duì)消防機(jī)器人設(shè)計(jì)達(dá)到更深的了解和研究，促進(jìn)消防機(jī)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(jià)值 。 陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 課題任務(wù) 根據(jù)自動(dòng)控制的基本要求，自動(dòng)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(dòng)完成所有的系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。滅火通過火焰檢測(cè)傳感器找到蠟燭，控制電機(jī)引導(dǎo)小車走向蠟燭附近并吹滅蠟燭。自動(dòng)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(jì)要求如下： （ 1） 實(shí)現(xiàn)直流減速電機(jī)的啟、停、正、反控制； （ 2） 利用直流減速電機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)小車的運(yùn)動(dòng)控制； （ 3） 利用穩(wěn)壓芯片為單片機(jī)電路系統(tǒng)提供穩(wěn)定電壓； （ 4） 利用紅外線光電開關(guān)對(duì)障礙物的檢測(cè)； （ 5） 利用光敏晶體管對(duì)火源的檢測(cè)； （ 6） 通過單片機(jī)控制小車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)實(shí)現(xiàn)小車的滅火避 障； （ 7） 通過編程檢驗(yàn)系統(tǒng)程序的模塊化設(shè)計(jì)。 陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 第二章 系統(tǒng)基本原理與總體方案設(shè)計(jì) 滅火機(jī)器人的基本原理 滅火機(jī)器人滅火原理如圖 21所示。單片機(jī)采集火焰檢測(cè)模塊和避障模塊的信號(hào)，通過控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊使小車避障行駛?cè)フ覍せ鹪?，在找到火源之后，單片機(jī)控制電機(jī)停止，開啟風(fēng)扇滅火，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)火災(zāi)點(diǎn)滅火的過程。 圖 21 系統(tǒng)原理圖方框圖 滅火機(jī)器人的整體設(shè)計(jì) 滅火機(jī)器人由四部分組成： （ 1） 數(shù)據(jù)采集模塊，主