【正文】 第 Ⅰ 頁 共 Ⅰ 頁 目 錄1 緒論 1 機(jī)器人的定義 1 機(jī)器人的發(fā)展 1 機(jī)器人的主要用途 2 機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的背景 22 總體設(shè)計(jì) 4 方案設(shè)計(jì) 4 創(chuàng)新亮點(diǎn) 4 ROBOPro軟件的簡介 5 全自動倉庫滅火機(jī)器人的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 53 全自動倉庫滅火機(jī)器人的控制部分 11 全自動倉庫滅火機(jī)器人的整體運(yùn)動方式 11 程序執(zhí)行方式 12 控制要求的分析 13 ROBO擴(kuò)展板和接口板的型號及功用 154 子程序設(shè)計(jì) 16 尋光程序 16 越障程序 16 左避障程序 17 右避障程序 19 報(bào)警燈 20 滅火方式 21 確定火源，自行（左、右）拐 22總結(jié) 25致謝 27參考文獻(xiàn) 291 緒論說起機(jī)器人，大部分人腦海中閃現(xiàn)的恐怕都是一系列鋼筋鐵骨且具有人類外形的機(jī)器，而實(shí)際上，機(jī)器人的存在狀態(tài)不一定是人形的；以及機(jī)器人所涉及的應(yīng)用領(lǐng)域，需根據(jù)不同的機(jī)器人去完成這一系列工作。 機(jī)器人的科學(xué)定義機(jī)器人的定義，每個(gè)人的理解均有所不同，有些人認(rèn)為機(jī)器人至少有一只手和一個(gè)手臂；能自行推動和自行轉(zhuǎn)向；有配套的動力系統(tǒng)和控制系統(tǒng)；能容納一定數(shù)量指令的存儲器；有各種傳感器能識別對象和環(huán)境。日本早稻田大學(xué)加藤一郎教授則認(rèn)為機(jī)器人要有意識的頭腦、工作的手、移動的腳、接受感覺的各種傳感器這幾個(gè)要素組成?？梢?，機(jī)器人并不是人，它是一種機(jī)械和電子相結(jié)合的自動化機(jī)器，可以根據(jù)人類的需要編寫相應(yīng)的程序，實(shí)現(xiàn)某些功能，它并不一定要有人的形態(tài)[1] [M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2008.。 機(jī)器人的發(fā)展從機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展水平來看，機(jī)器人主要經(jīng)歷了簡單可變成機(jī)器人、低級智能機(jī)器人和高級智能機(jī)器人。 簡單可編成機(jī)器人簡單可編成機(jī)器人是第一代機(jī)器人，能根據(jù)人們設(shè)好的程序按照一定的順序和路徑來實(shí)現(xiàn)特定的動作。若要更改機(jī)器人的動作，只需重新編寫控制程序即可。目前大部分工業(yè)機(jī)器人都屬于這類，它能分擔(dān)人類的部分工作，但是它只是按照人類預(yù)定的指令動作，不會感知所處的環(huán)境，更不會因?yàn)榄h(huán)境的變化而隨時(shí)做出反應(yīng)。 低級智能機(jī)器人低級智能機(jī)器人是第二代機(jī)器人，相比較第一代的機(jī)器人，它增加了一些用于感知環(huán)境的感覺裝置，因此也可以稱作感覺機(jī)器人。第二代的機(jī)器人可以感知到環(huán)境的簡單信息，并可根據(jù)某些參數(shù)的變化進(jìn)行一些分析計(jì)算，改變自身的行動。這一代的機(jī)器人已經(jīng)具備了一定的自行適應(yīng)的能力，一旦外界環(huán)境有變化，也可以做出某些反應(yīng)，極大地提高了機(jī)器人的靈活性。 高級智能機(jī)器人高級智能機(jī)器人是第三代機(jī)器人，它不但具有第二代基本的感知設(shè)備和自適應(yīng)能力，還能夠識別對象和所處的環(huán)境，并根據(jù)人的指令和自身的判斷結(jié)果自動確定但錢環(huán)境下的相應(yīng)動作。目前對此類機(jī)器人反映能力的研究，主要集中在如下三方面：a) 對環(huán)境的感知能力。b) 對環(huán)境的作用能力。c) 對環(huán)境、作業(yè)的思考能力。 機(jī)器人的主要用途機(jī)器人目前正廣泛應(yīng)用于日常生活、空間探索、軍事應(yīng)用和工業(yè)生產(chǎn)等各個(gè)領(lǐng)域，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，義勇的范圍也在不斷地?cái)U(kuò)大。逐漸地用于實(shí)驗(yàn)、采礦、冶金、農(nóng)業(yè)、林木、畜牧業(yè)、紡織、食品制造等各個(gè)領(lǐng)域。 日日常生活領(lǐng)域在生活領(lǐng)域，機(jī)器人主要用以提高人們的生活水平，豐富日常文化和娛樂生活。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著科學(xué)的進(jìn)步和技術(shù)的成熟，機(jī)器人家族將更大的發(fā)展。常見的機(jī)器人有：家政服務(wù)機(jī)器人、導(dǎo)游機(jī)器人、表演機(jī)器人、教學(xué)機(jī)器人、機(jī)器人寵物、仿人形機(jī)器人等。 空間探索領(lǐng)域機(jī)器人用語空間探索，也是人們進(jìn)行機(jī)器人研究的主要目的之一。這里的空間探索包含很廣泛，不僅僅是指對 的開發(fā)，還包括其他任何對人類危險(xiǎn)的環(huán)境或者是人類無法到達(dá)的地方，只要是人類想了解的，都是探索的目標(biāo)。無疑機(jī)器人將成為輔助人們了解那里的有力工具。常見的機(jī)器人有：火星探測車、水下機(jī)器人、管道機(jī)器人等。 軍事應(yīng)用領(lǐng)域軍事領(lǐng)域，作為一個(gè)國家高科技產(chǎn)品的主要使用方向之一，必然可以看到特種機(jī)器人在軍事上的應(yīng)用。常見的機(jī)器人有：反恐防爆機(jī)器人、掃雷機(jī)器人、自主式車輛、機(jī)器人軍團(tuán)等。 工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域工業(yè)生產(chǎn)也是目前最廣泛使用機(jī)器人的領(lǐng)域，因?yàn)闄C(jī)器人的出現(xiàn)，將人類從枯燥重復(fù)的、繁重的生產(chǎn)勞動中解放出來。工業(yè)上甚至有些生產(chǎn)環(huán)境是有害健康的、危人性命的，工業(yè)機(jī)器人替代人類成這里的主要勞動力，也是將來的發(fā)展趨勢?，F(xiàn)在已經(jīng)有很多種機(jī)器人站上了工業(yè)生產(chǎn)的第一線。常見的機(jī)器人有：裝配機(jī)器人、分揀機(jī)器人、搬運(yùn)機(jī)器人、噴涂機(jī)器人、焊接機(jī)器人等。 全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽的背景1964年，慧魚創(chuàng)意組合模型（fischertechnik）誕生于德國，是技術(shù)含量很高的工程技術(shù)類智趣拼裝模型，是展示科學(xué)原理和技術(shù)過程的理想教具，也是體現(xiàn)世界最先進(jìn)教育理念的學(xué)具，為創(chuàng)新教育和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)提供了最佳的載體?；埕~創(chuàng)意組合模型的主要部件采用優(yōu)質(zhì)尼龍塑膠制造，尺寸精確，不易磨損，可以保證反復(fù)拆裝的同時(shí)不影響模型結(jié)合。全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽的目的在于引導(dǎo)高等學(xué)校在教學(xué)中注重培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)意識、綜合設(shè)計(jì)能力與團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神；加強(qiáng)學(xué)生動手能力的培養(yǎng)和工程實(shí)踐的訓(xùn)練，提高學(xué)生針對實(shí)際需求通過創(chuàng)新思維,進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)和工藝制作等實(shí)際工作能力；吸引、鼓勵廣大學(xué)生踴躍參加課外科技活動，為優(yōu)秀人才脫穎而出創(chuàng)造條件。2 總體設(shè)計(jì)在當(dāng)今社會火災(zāi)發(fā)生的機(jī)率越發(fā)頻繁，嚴(yán)重?fù)p害國家和人民的利益，尤其是倉庫火災(zāi)。倉庫是物資集中儲存的場所，包括由國家、集體和個(gè)體經(jīng)營的儲存物品的各類倉庫、堆棧、貨場，一旦發(fā)生火災(zāi)經(jīng)濟(jì)損失巨大，對社會各方面影響大，后果嚴(yán)重，而且倉庫一旦發(fā)生火災(zāi)，救火困難，威脅人民的生命，所以急需能用于倉庫滅火的產(chǎn)品。我們小組針對倉庫火災(zāi)設(shè)計(jì)了一款倉庫全自動滅火機(jī)器人，該滅火機(jī)器人能進(jìn)行無人控制的全自動滅火，降低消防人員的危險(xiǎn)程度，降低財(cái)產(chǎn)損失。 方案設(shè)計(jì)為了可以使全自動倉庫滅火機(jī)器人在滅火過程中實(shí)現(xiàn)全自動無人控制，所以其中一個(gè)最重要的功能就是可以自動搜索火源，而這個(gè)功能可以使用光敏傳感器來實(shí)現(xiàn)，通過一個(gè)固定的光敏傳感器和一個(gè)可以進(jìn)行橫向120度轉(zhuǎn)動的傳感器來進(jìn)行配合使用，就可以大范圍的搜索火源，同時(shí)還可以對火源進(jìn)行精確定位。但需要注意的是滅火機(jī)械手臂要與火源之間保持一個(gè)固定的距離，如果這個(gè)距離過短的話，即機(jī)械手臂與火源靠的太近的話則會因高溫?zé)龘p機(jī)械手臂，距離太遠(yuǎn)則達(dá)不到良好的滅火效果，所以該距離應(yīng)是滅火的最佳距離。我們可利用一個(gè)光敏傳感器來達(dá)到這個(gè)功能，光敏傳感器安裝在滅火機(jī)械手臂上，當(dāng)這個(gè)機(jī)械手臂升出滅火時(shí)，在慢慢靠近火源的過程中，當(dāng)靠近到一定距離時(shí)，光敏傳感器就會給機(jī)械手發(fā)出一個(gè)停止伸出的信號，從而達(dá)到一個(gè)可以自動調(diào)整機(jī)械手與火源之間距離的功能。由于全自動滅火機(jī)器人是在一間倉庫里進(jìn)行無人控制滅火，就必須還需要具有另外兩個(gè)功能：越障與避障功能，其中避障功能可由安裝在機(jī)器人四周的7個(gè)導(dǎo)輪來實(shí)現(xiàn)，比如說在機(jī)器人滅火的途中，剛好碰到左邊的導(dǎo)輪，機(jī)器人往右邊拐60度，碰到右邊的導(dǎo)輪就往左邊拐60度，從而來達(dá)到一個(gè)避障的功能。而越障功能可以利用一個(gè)大功率電機(jī)來帶動絲杠與前半節(jié)車身上的內(nèi)螺紋相嚙合，電機(jī)正轉(zhuǎn)可以把前半車身向上拉起一個(gè)角度，電機(jī)反轉(zhuǎn)可以使整個(gè)車身向上拱起，不過整個(gè)車身是由兩段底座通過活動鉸鏈連接在一起的，從而整個(gè)車身有一個(gè)可以活動的角度，然后通過兩節(jié)車身底座向上與向下運(yùn)動的配合來達(dá)到越障功能[2] [M].中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2009.2][3] [M].中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2009.3]。 創(chuàng)新亮點(diǎn)獨(dú)特的避障機(jī)構(gòu)與越障機(jī)構(gòu)相結(jié)合,使倉庫全自動滅火機(jī)器人可以在一個(gè)有障礙的房間里獨(dú)自去尋找火源,自動化程度高。避障結(jié)構(gòu)由7個(gè)導(dǎo)輪加7個(gè)接觸開關(guān)組成,結(jié)構(gòu)緊湊,避障能力強(qiáng)。越障機(jī)構(gòu)越障功能可以利用一個(gè)大功率電機(jī)來帶動絲杠與前半節(jié)車身上的內(nèi)螺紋相嚙合，電機(jī)正轉(zhuǎn)可以把前半車身向上拉起一個(gè)角度，電機(jī)反轉(zhuǎn)可以使整個(gè)車身向上拱起，不過整個(gè)車身是由兩段底座通過活動鉸鏈連接在一起的，從而整個(gè)車身有一個(gè)可以活動的角度，然后通過兩節(jié)車身底座向上向下運(yùn)動的配合來達(dá)到越障功能。旋轉(zhuǎn)的光敏傳感器與固定的光敏傳感器相結(jié)合,使其可以大范圍的尋找火源并且可以對火源進(jìn)行精確定位,當(dāng)確定火源的位置后機(jī)器人可以自行靠近火源,從而自動化程度高。滅火裝置利用旋轉(zhuǎn)的伸縮式機(jī)械手臂來完成,從而可以加大滅火范圍，加強(qiáng)滅火效果，滅火時(shí)比較靈活并且可以自行判斷火源是否被撲滅。還可以根據(jù)不同的滅火對象使用不同的滅火劑[4] [M]. 北京:高等教育出版社，2005..4]。 ROBOPro軟件的簡介 此處省略NNNNNNNNNNNN字?？劭郏壕牌咭痪哦惆肆懔?另提