【正文】 對(duì)火時(shí)讓機(jī)器人走到火焰附近，判斷左右兩邊火焰強(qiáng)度，左邊火焰強(qiáng)，左轉(zhuǎn)一點(diǎn)，右邊火焰強(qiáng)，右轉(zhuǎn)一點(diǎn)，每對(duì)一次火，前進(jìn)一點(diǎn)。若檢測值大于閥值，則對(duì)應(yīng)的是白色引導(dǎo)線，若檢測值小于閥值，則對(duì)應(yīng)的是深色背景。Vision2 IDE 環(huán)境包括菜單、工具條、編輯及顯示多種窗口。 +5100R1510R2LS1SpeakerQ18050SPEAK徐州師范大學(xué)本科畢業(yè)生論文設(shè)計(jì) 滅火機(jī)器人的設(shè)計(jì) 24 MCS51是支持 C語言編程的編譯器，它主要有兩種： Franklin C51編譯器和 Keil C51編譯器，我們簡稱 C51。當(dāng)“ SPEAK”為高電平時(shí)，三極管基級(jí)為高電平，此時(shí)，三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，蜂鳴器不工作；當(dāng)“ SPEAK”為低電平時(shí)，三極管處于放大工作狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，開始發(fā)聲，蜂鳴器工作 。傳感 器測得的信號(hào)直接輸入到Atmega128 單片機(jī) A/D 轉(zhuǎn)換器的模擬信號(hào)輸入端口。 設(shè)計(jì)出的電路原理圖如圖 39 所示。輸入信號(hào) Uin，即待比較電壓，它加到同相輸入端，在反相輸入端接一個(gè)參考電壓（門限電平） Ur。當(dāng) “”端電壓高于 “+”端時(shí)，輸出管飽和，相當(dāng)于輸出端接低電位。 徐州師范大學(xué)本科畢業(yè)生論文設(shè)計(jì) 滅火機(jī)器人的設(shè)計(jì) 19 LM339 作為一款典型的電壓比較器，內(nèi)部有四個(gè)獨(dú)立的電壓比較器，其的特點(diǎn)是： 失調(diào)電壓小，典型值為 2mV； 電源電壓范圍寬，單電源為 2 36V，雙電源為 177。 } if(ttmp1) en1=1。i=100。i=100。 } void main() { uchar i。 speed=100) { if(index==1) /* 電機(jī) 1 的處理 */ { m1=abs(speed)。 /* L298 的 Enable A */ sbit s1=P3^2。當(dāng)使能端 EnA 有效， IN1 為低電平IN2 為高電平時(shí)，三極管 2， 3 導(dǎo)通， 1， 4 截止，電機(jī)反轉(zhuǎn)。 I/O 和封裝 – 53 個(gè)可編程 I/O 口線 – 64引 腳 TQFP 與 64 引腳 MLF 封裝 徐州師范大學(xué)本科畢業(yè)生論文設(shè)計(jì) 滅火機(jī)器人的設(shè)計(jì) 12 ST178 光電對(duì)管尋跡 滅火風(fēng)扇 火焰?zhèn)鞲衅? 聲音報(bào)警模塊 L298 驅(qū)動(dòng)直流電機(jī) Atmega128控制芯片 光電開關(guān)避障 模塊 徐州師范大學(xué)本科畢業(yè)生論文設(shè)計(jì) 滅火機(jī)器人的設(shè)計(jì) 10 電源電路 ATMEGA128 需要 直流電壓、 150mA 的峰值電流，在考慮到其它外圍芯片的供電電壓和功耗，最終選擇 LM2940 這種 專為大功率供電使用的 芯片提供 5V 供電，電源電路如圖 31。 用 ST178 型光電對(duì)管進(jìn)行避障。光電開關(guān)的工作原理是根據(jù)投光器發(fā)出的光束，被物體阻斷或部分反射，受光器最終據(jù)此做出判斷反應(yīng)，是利用被檢測物體對(duì)紅外光束的遮光或反射，當(dāng)檢測到有障礙物的時(shí)候，光電對(duì)管就能夠接收到物體反射的紅外光，其物體不限于金屬，對(duì)所有能反射光線的物體均能檢測。 徐州師范大學(xué)本科畢業(yè)生論文設(shè)計(jì) 滅火機(jī)器人的設(shè)計(jì) 8 （ a） (b) (a) ST178 示意圖 (b) ST178 特性表 圖 23 ST178 的示意圖和特性曲線 . 避障傳感器的選擇 方案 1：用超聲波傳感器進(jìn)行避障。因此我們考慮其他更加穩(wěn)定的方案。紅外發(fā)射管發(fā)出紅外線，當(dāng)發(fā)出的紅外線照射到白色的平面后反射，若紅外接收管能接收到反射回的光線則檢測出白線繼而輸出低電平，若接收不到發(fā)射管發(fā)出的光線則檢測出黑線繼而輸出高電平。 但自然光對(duì)光敏電阻影響較大，因此我們不采用此方案。但是由于此題目的火源是用蠟燭模擬的，沒有太大的煙霧，因此用煙霧傳感器作為此小型 機(jī)器人 的火焰?zhèn)鞲衅饕膊粔驅(qū)嵱茫?此我放棄了此方案 方案 2：用紫外傳感器檢測火焰。舵機(jī)的出現(xiàn)最早是作為遙控模型控制舵面、油門等機(jī)構(gòu)的動(dòng)力來源，但是由于舵機(jī)具有很多優(yōu)秀的特性，在制作機(jī)器人時(shí)也時(shí)常能看到它的應(yīng)用。 從方便使用和經(jīng)濟(jì)的角度考慮，我選擇了方案 4。因此我們不選擇此方案。但是當(dāng)凌陽單片機(jī)應(yīng)用語音處理和辨識(shí)時(shí)，由于其占用的 CPU資源較多而使得凌陽單片機(jī)同時(shí)處理其它任務(wù)的速度和能力降低。 但在開發(fā)設(shè)計(jì)中選擇合適的 MCU帶來了很大的困難。 完成主要功能模塊的程序設(shè)計(jì)，分別完成對(duì)各個(gè) 功能模塊的程序進(jìn)行調(diào)試工作。 我國從八十年代末期開始消防機(jī)器 人的研究，公安部上海消防研究所等單位在消防機(jī)器人的研究中取得了大量的成果， 自行式消防炮 已經(jīng)投入市場， 履帶輪式消防滅火偵察機(jī)器人 也于 2021 年 6 月通過了國家驗(yàn)收。 那么第三代機(jī)器人，也是我們機(jī)器人學(xué)中一個(gè)理想的所追求的最高級(jí)的階段，叫智能機(jī)器人，那么只要告訴它做什么，不用告訴它怎么去做，它就能完成運(yùn)動(dòng)，感知思維和人機(jī)通訊的這種功能和機(jī)能，那么這個(gè)目前的發(fā)展還是相對(duì)的只是在局部有這種智能的概念和含義，但真正完整意義的這種智能機(jī)器人實(shí)際上并沒有存在，而只是隨著我們不斷的科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，智能的概 念越來越豐富，它內(nèi)涵越來越寬。 徐州師范大學(xué)本科畢業(yè)生論文設(shè)計(jì) 滅火機(jī)器人的設(shè)計(jì) 2 那么機(jī)器人怎么產(chǎn)生的呢？這是在 1920 年，有一個(gè)捷克斯洛伐克的一個(gè)作家叫卡佩克，他寫了一本科幻小說，叫《羅薩姆的機(jī)器人萬能公司》。 那么什么是機(jī)器人呢？人們一般的理解來看，機(jī)器人是具有一些類似人的功能的機(jī)械電子裝置，或者叫自動(dòng)化裝置，它仍然是個(gè)機(jī)器，它有三個(gè)特點(diǎn)，一個(gè)是有類人的功能，比如說作業(yè)功能，感知功能，行走功能，還能完成各種動(dòng)作，它還有一個(gè)特點(diǎn)是根據(jù)人的編程能自動(dòng)的工作，這里一個(gè)顯著的特點(diǎn)，就是它可以編程，改變它的工作、動(dòng)作、工作的對(duì)象，和工作的一些要求，它是人造的機(jī)器或機(jī)械電子裝置。電源電路提供系統(tǒng)所需的工作電源，專用電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制 機(jī)器人 的前進(jìn)后退以及轉(zhuǎn)向，光電對(duì)管完成尋跡和避障，光敏電阻傳感器檢測火焰，滅火風(fēng)扇進(jìn)行滅火。 存檔日期： 存檔編號(hào)： 徐 州 師 范 大 學(xué) 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 論 文 題 目： 滅火機(jī)器人的設(shè)計(jì) 姓 名： 院 系： 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 指 導(dǎo) 教 師： 徐州師范大學(xué)教務(wù)處印制 I 摘 要 機(jī)器人（ Robot）是自動(dòng)執(zhí)行工作的機(jī)器裝置。本設(shè)計(jì)制作的消防 機(jī)器人 具有簡易滅火功能，達(dá)到了實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場滅火的目的，設(shè)計(jì)較好地完成 了課題目標(biāo)。但從完整的更為深遠(yuǎn)的機(jī)器人定義來看，應(yīng)該更強(qiáng)調(diào)機(jī)器人智能，所以人們又提出來機(jī)器人的定義是能夠感知環(huán)境，能夠有學(xué)習(xí)、情感和對(duì)外界一種邏輯判斷思維的這種 機(jī)器。這本小說中他構(gòu)思了一個(gè)和幻想了一個(gè)機(jī)器人，它的名字叫羅伯特，也就是我們英文中的 Robot，它可以不吃飯，它能夠不知疲勞的，不知疲倦地進(jìn)行工作。 徐州師范大學(xué)本科畢業(yè)生論文設(shè)計(jì) 滅火機(jī)器人的設(shè)計(jì) 3 那么從三代機(jī)器人發(fā)展過程中，從另一個(gè)方面，我們對(duì)機(jī)器人從應(yīng)用的角度進(jìn)行了分類，比如說工業(yè)機(jī)器人，它包括點(diǎn)焊、弧焊、噴漆、搬運(yùn)、碼垛，在工業(yè)現(xiàn)場中工作的這種機(jī)器人，我們統(tǒng)稱為工業(yè)機(jī)器人，那么從不同的應(yīng)用中，到水下去作業(yè)的叫水下機(jī)器人，到空間作業(yè)的叫空間機(jī)器人，同時(shí)又存在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、牧業(yè)，對(duì)醫(yī)療機(jī)器人叫醫(yī)用機(jī)器人，還包括娛樂機(jī)器人，建筑和居室上用的機(jī)器人，所以從應(yīng)用分類，它包括從行業(yè)、應(yīng)用角度，也可以進(jìn)行這樣簡單的分類 。但是，我國消防機(jī)器人的研究還處在初級(jí)階段，還有許多有待研究的問題。 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及方案比較 根據(jù)課題設(shè)計(jì)的要求和課題目標(biāo)，我制定出了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，并通過比較論證，選擇合適的器件。 方案 1：采用可編程邏輯 器件 CPLD 作為控制器。 本系統(tǒng)主要是進(jìn)行 避障 和火焰?zhèn)鞲衅鞯臋z測以及電機(jī)的控制，兼有 聲音報(bào)警 。 方案 4： 采用 Atmel 公司的 Atmega128 高端 單片機(jī)作為主控制器 。 電機(jī)選擇 徐州師范大學(xué)本科畢業(yè)生論文設(shè)計(jì) 滅火機(jī)器人的設(shè)計(jì) 6 本系統(tǒng)為智能 機(jī)器人 ，對(duì)于 機(jī)器人 來說，其驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇就顯得十分重要。舵機(jī)是一種位置伺服的驅(qū)動(dòng)器，轉(zhuǎn)動(dòng)范圍一般不能超過 180 度，適用于那些需要角度不斷變化并可以保 持的驅(qū)動(dòng)當(dāng)中。 紫外火焰?zhèn)鞲衅髦饕獞?yīng)用于火災(zāi)消防系統(tǒng)，尤其是一些易燃易爆場所，用來監(jiān)測火焰的產(chǎn)生。 方案 4：用 CCD 圖像傳感器。這樣自己制作組裝的尋跡傳感器基本能夠滿足要求，但是工作不夠 穩(wěn)定，且容易受外界光線的影響，因此我放棄了這個(gè)方案 。 方案 3：用 ST178 型光電對(duì)管。超聲波傳感器的原理是：超聲波由壓電陶瓷超聲波傳感器發(fā)出后，遇到障礙物便反射回來， 再被超聲波傳感器接收。光電對(duì)管 ST178 操作簡單，使用方便。 熱釋電紅外 測溫 傳感器 作為本系統(tǒng)的火焰?zhèn)鞲衅鳌? （ 31） 圖 31 微控制器模塊的設(shè) 計(jì) ATmega128 單片機(jī)介紹 ATMEL 公司的 8 位系列單片機(jī)的最高配置的一款單片機(jī)，應(yīng)用極其廣泛 ATmega128 主要特性如下： 工作電壓 – ATmega128L – ATmega128 當(dāng) IN1 和 IN2 電平相同時(shí)，電機(jī)停轉(zhuǎn)。 /* L298 的 Input 1 */ sbit s2=P3^3。 /* 取速度的絕對(duì)值 */ if(speed0) /* 速度值為負(fù)則反轉(zhuǎn) */ { s1=0。 TMOD=0x02。i++) /* 正轉(zhuǎn)加速 */ { motor(1,i)。i++) /* 反轉(zhuǎn)加速 */ { motor(1,i)。 else en1=0。1V 177。兩個(gè)輸入端電壓差別超過 10mV 就可確保輸出能夠從一種狀態(tài)可靠地轉(zhuǎn)換到另一種狀態(tài)。當(dāng)輸入電壓 UinUr 時(shí)，輸出為高電平 UOH。 VCCR2R1U1ST178200R3R4GNDOUTPUT245312U2ALM339NVCCR1 R2 D VCC Vref Vout Ie 徐州師范大學(xué)本科畢業(yè)生論文設(shè)計(jì) 滅火機(jī)器人的設(shè)計(jì) 21 圖 39 尋線傳感器模塊原理圖 機(jī)器人 位置示意圖如圖 310 所示。 電路圖如圖 3x 所示。 本章小結(jié) 本章主要講述了以 AT89S52 為主控制器，設(shè)計(jì)相關(guān)的硬件電路。 C51 是專為 MCS51開發(fā)的一種高性能的 C編譯器。 181。通過比較三個(gè)尋線傳感器的結(jié)果，來得出 機(jī)器人 的位置狀態(tài)，從而控制 機(jī)器人 做出響應(yīng)的動(dòng)作，避免 機(jī)器人 脫離引導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)。 徐州師范大學(xué)本科畢業(yè)生論文設(shè)計(jì) 滅火機(jī)器人的設(shè)計(jì) 29