【正文】 經(jīng)過運(yùn)放放大調(diào)理成0— 5V的電壓信號，經(jīng) A/D轉(zhuǎn)換變成數(shù)字信號送給單片機(jī)。綜合論證這幾種傳感器，因本設(shè)計(jì)使用蠟燭模擬火源，對環(huán)境溫度影響小，煙霧少，排除了煙霧傳感器。為超聲波傳感器障礙物發(fā)射波回波單片機(jī)陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 了使用方便，便于操作和調(diào)試，我們最終選擇了方案 2。當(dāng)沒有光線反射回來時，輸出高電平 [4][7]。紅外光電開關(guān)操作簡單，使用方便。 圖 23 超聲波傳感器原理圖 方案 2： 用紅外光電開關(guān)進(jìn)行避障。而用單片機(jī)來作方波發(fā)生器未免有些浪費(fèi)資源。超聲波傳感器在避障的設(shè)計(jì)中被廣泛應(yīng)用 [2]。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，再被超聲波傳感器接收。 避障及火焰測量是滅火機(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)系到整個系統(tǒng)的性能，所以設(shè)計(jì)一個成本低、可靠性高、滅火效率高、調(diào)試簡便的測量方案是該設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。 圖 22 滅火機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì) 圖 22中，數(shù)據(jù)采集模塊對障礙物方位、火焰數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并將數(shù)據(jù)送給 MCU進(jìn) 行數(shù)據(jù)處理。 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，主要由火焰采集模塊和避障模塊構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)了滅火機(jī)器人的對各類參數(shù)的采集 ，是控制器核心部分 ； （ 2） 信息處理單元，用單片機(jī)作為信息處理單元，實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的采樣及數(shù)據(jù)分析運(yùn)算，并發(fā)出控制指令 ； 陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 ??????????????? ??????????（ 3） 人機(jī)交互單元，由按鍵，顯示燈組成。 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。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。 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(jì)要求。 自動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。 課題研究的意義 智能避障滅火機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了對安全防護(hù)的質(zhì)的提高，也大大地減低了消防人員的危險(xiǎn)。機(jī)器人已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字交流伺服驅(qū)動控制，絕對位置反饋。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。 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)。消防部隊(duì)將面對的火災(zāi)和應(yīng)急救援的形勢相當(dāng)復(fù)雜。 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，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(duì)已歷經(jīng)諸多血的教訓(xùn)。 課題的開發(fā)背景 .......................................... 5 課題的研究現(xiàn)狀 .......................................... 5 課題研究的意義 .......................................... 6 課題任務(wù) ................................................. 7 第二章 系統(tǒng)基本原理與總體方案設(shè)計(jì) .............................8 滅火機(jī)器人的基本原理 .................................... 8 滅火機(jī)器人的整體設(shè)計(jì) .................................... 8 避障模塊 .............................................. 9 火焰檢測方案 ......................................... 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 ......................................... 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(jì)（論文） 5