滅火機(jī)器人畢業(yè)論文(定稿)(存儲(chǔ)版)
【正文】 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(kāi)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(chēng)為三大自然災(zāi)害之一。 機(jī)器人技術(shù)方面：目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了多種類(lèi)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。 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)。 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。超聲波傳感器的原理如圖 3所示：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(lái)，再被超聲波傳感器接收。紅外光電開(kāi)關(guān)操作簡(jiǎn)單，使用方便。 ? NTC 熱敏電阻和光敏晶體管測(cè)量方案 如圖 25所示，利用熱敏或光敏電阻的阻值隨溫度光亮變化的特性，將熱敏或光敏電阻與線性電阻構(gòu)成分壓電路，當(dāng)溫度光亮變化時(shí)其阻值變化，進(jìn)而分壓變化，然后將這電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)運(yùn)放放大調(diào)理成0— 5V的電壓信號(hào)，經(jīng) A/D轉(zhuǎn)換變成數(shù)字信號(hào)送給單片機(jī)。外界紅外光越強(qiáng)，數(shù)值越??；紅外光越弱，數(shù)值越大。 通過(guò)以上三個(gè)方案對(duì)比，方案三相對(duì)比較適合。專(zhuān)用電動(dòng)車(chē)裝配緊湊，運(yùn)行穩(wěn)定，承重高，底盤(pán)低重心低。 通過(guò)方案分析對(duì)比，考慮降低成本，選擇方案 2。 方案 2：采用直流電機(jī)作為該系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī) 直流電機(jī)的控制方陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 法比較簡(jiǎn)單，只需給電機(jī)的兩個(gè)控制線加上合適的電壓 即可使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，電壓越高電機(jī)轉(zhuǎn)速則越高。紅外火焰?zhèn)鞲衅骺梢杂脕?lái)探測(cè)火源或其他一些波長(zhǎng)在760nm~1100nm范圍內(nèi)熱源，談成為角度達(dá) 60度，紅外光波長(zhǎng)在 940nm近時(shí)，其靈敏度最大。 風(fēng)扇模塊 方案 1：采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊來(lái)驅(qū)動(dòng)會(huì)使得結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故障率高，維修不方便。 3． 采用 STC89C52 單片機(jī)為控制器。 紅外尋跡傳感器 該智能滅火小車(chē)在路過(guò)黑線的路面上時(shí)，由 于黑線和路面對(duì)光線的反射系數(shù)不同，可以根據(jù)接收到反射紅外線的強(qiáng)弱來(lái)判斷黑線。驅(qū)動(dòng)電路如圖 32 所示： 圖 32 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 紅外火源傳感器 遠(yuǎn)紅外火源傳感器能夠探測(cè)到波長(zhǎng)在 700nm~1100nm 范圍內(nèi)的紅外光，探測(cè)角度為 60，其中紅外光波長(zhǎng)在 900nm 附近時(shí)，其靈敏度達(dá)到最大。 直走 1 線左轉(zhuǎn) 90176。更讓我們了解 設(shè)計(jì) 的整個(gè)過(guò)程和在 設(shè)計(jì) 中應(yīng)注意的問(wèn)題，以及避免 問(wèn)題的方法，和對(duì)于應(yīng)急事件的處理。單片機(jī)原理及應(yīng)用（ M） .北京：電子工業(yè)出版社， 2021 [11] 康華光 .電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分（第四版）（ M） .北京：高等教育出版社， 1999. [12]黃玉清 梁靚。機(jī)電控制（ M） .杭州：浙江大學(xué)出版社， 2021 [6] 黃玉清 梁靚 張玲霞 李想，機(jī)器人的差分方向控制與實(shí)現(xiàn)（ J），信息與電 子工程，20219,2（ 3）。 小組心得體會(huì) 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我們從中收獲了很多寶貴的知識(shí)，提高了團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，增強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)意識(shí)。 直走 4 線左轉(zhuǎn) 90176。 UIAUID 為 TLP5214 光隔離，保護(hù)因電機(jī)啟動(dòng)停止瞬間產(chǎn)生的尖峰脈沖對(duì)主控制器的影響。電動(dòng)機(jī)使用 8V 的電壓， 6 個(gè)干電池串聯(lián)直接為其供電。 最終方案確定 經(jīng)過(guò)反復(fù)論證，確定方案如下： 1． 車(chē)體是購(gòu)買(mǎi)專(zhuān)用履帶電動(dòng)車(chē)。超聲波傳陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 感器在避障的設(shè)計(jì)中被廣泛應(yīng)用。 火源傳感器模塊 方案 1：采用熱敏電阻，和光敏電阻作為傳感器，在一定范圍內(nèi)空氣溫度變化非常小，熱敏電阻幾乎不 發(fā)生變化，光敏電阻受外界干擾比較大，抗干擾能力極差，誤差偏大，不能準(zhǔn)確測(cè)定火源位置。技術(shù)廣泛，成熟。 方案 1：用三塊蓄電池給超聲波和小車(chē)供電，和單片機(jī)及其它模塊供電，用蓄電池需要買(mǎi)充電器，整體需要高的價(jià)錢(qián)，為降低成本，不選該方案。 方案 3：購(gòu)買(mǎi)專(zhuān)用履帶小車(chē)，具有組裝完整的車(chē)架車(chē)輪，和完整的電機(jī)裝配以及電機(jī)驅(qū)動(dòng)板。只有當(dāng)這路檢測(cè)到火焰，滅火電機(jī)才啟動(dòng)。 ? 紅外接收二極管識(shí)別火焰方案 圖 27 紅外接收二極管原理圖 紅外接收二極管可以用來(lái)探測(cè)波長(zhǎng)在 700nm ~ 1000nm范圍內(nèi)的紅外線， 其中紅外線波長(zhǎng)在 880nm附近時(shí)，其靈敏度達(dá)到最大。綜合論證這幾種傳感器，因本設(shè)計(jì)使用蠟燭模擬火源，對(duì)環(huán)境溫度影響小，煙霧少，排除了煙霧傳感器。 圖 23 超聲波傳感器原理圖 方案 2： 用紅外光電開(kāi)關(guān)進(jìn)行避障。 避障及火焰測(cè)量是滅火機(jī)器人最重要部分之一，它是實(shí)現(xiàn)其他功能的基本條件，這一部分性能好壞將關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的性能，所以設(shè)計(jì)一個(gè)成本低、可靠性高、滅火效率高、調(diào)試簡(jiǎn)便的測(cè)量方案是該設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。自動(dòng)避障通過(guò)紅外光電開(kāi)關(guān)感應(yīng)前方的障礙物，程序判斷處理控制小車(chē)轉(zhuǎn)彎避開(kāi)障礙物。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。 課題的研究現(xiàn)狀 智能小車(chē)方面：智能小車(chē)，也稱(chēng)輪式機(jī)器人，是一種以汽車(chē)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)。 關(guān)鍵詞 STC89C52 單片機(jī) ， 光敏晶體管 ， 紅外光電開(kāi) 關(guān)， L298N， E18D50NK 陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 Fire fighting robot
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