【正文】 中儀作為齒軟支架的軸。 電池提供電能，而機(jī)器人運(yùn)動(dòng)需要的是動(dòng)能。直流電機(jī)將軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)輸入到齒輪箱，然后齒輪箱的輸出軸控制輪子轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)整個(gè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。 差動(dòng)方式是指將兩個(gè)有差異的或獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)合成為一 個(gè)運(yùn)動(dòng)。 機(jī)器人有兩個(gè)一樣的齒輪頭，每個(gè)齒輪頭都包括一個(gè)直流電機(jī)。 第四章 對(duì)多傳感器環(huán)境感知的研究 9 第 四 章 對(duì)多傳感器環(huán)境感知的研究 環(huán)境感知是移動(dòng)機(jī)器人設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)之一。 獲取這些信息的傳感器既需要足夠大的視場(chǎng)來覆蓋整個(gè)工作區(qū)，又需要較高的采集速率以保證在運(yùn)動(dòng)的環(huán)境中能夠提供實(shí)時(shí)的信息。 準(zhǔn)確方便，易于操作。 在機(jī)器人的設(shè)計(jì)中，我們采用 碰撞傳感器、紅外傳感器、光敏傳 感器、地面灰度傳感器、光電編碼器等作為檢測(cè)系統(tǒng) 相互配合， 通過對(duì)采集信號(hào)的處理，確定機(jī)器人周圍環(huán)境的信息，進(jìn)而將所得到的環(huán)境特征傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，由上位單片機(jī)進(jìn)行協(xié)調(diào)決策，選擇機(jī)器人的 動(dòng)作 策略。機(jī)器人的碰撞機(jī)構(gòu)能夠檢測(cè)到來自 360176。 碰撞傳感器是使能力風(fēng)暴智能機(jī)器人有感知碰撞環(huán)上的碰撞信息能力的傳感器。碰撞環(huán)與底盤柔性連接，在受力后與底盤產(chǎn)生相對(duì)位移，觸發(fā)固連在底盤上相應(yīng)的碰撞開關(guān)，使之閉合。 圖 43 碰撞開關(guān)機(jī)碰撞環(huán) 第四章 對(duì)多傳感器環(huán)境感知的研究 11 圖 44 碰撞傳感器方位 二、 紅外傳感器 機(jī)器人的紅外傳感器共包含兩種器件：紅外發(fā)射管和紅外接收管，看圖 32 就可以發(fā)現(xiàn)紅外接收管位于機(jī)器人的正前方，兩只紅外發(fā)射管位于紅外接收管的兩側(cè)。機(jī)器人的紅外傳感器能夠看到前方 10cm 一 80cm，甚至更遠(yuǎn)， 90176。 圖 45 紅外傳感器 設(shè)計(jì)中我們 運(yùn)用了 2 只紅外發(fā)射管（ 970nm ）和一只紅外接收模塊構(gòu)成紅 外傳感系統(tǒng)（見圖 35) ，主要用來檢測(cè)前方、左前方和右前方的障礙，檢測(cè)距離范圍為 10 一 80cm , 甚至更遠(yuǎn)。逆時(shí)針將電位器旋轉(zhuǎn)到底時(shí)將關(guān)閉紅外線發(fā)射管。 光敏傳感器能夠探測(cè)光線，我們還可以讓它看見特定的顏色。 光敏傳感器其實(shí)是一個(gè)光敏電阻，它的阻 值受照射在它上面的光線強(qiáng)弱 影響。 四、 話筒 麥克風(fēng)（ microphone）是能夠識(shí)別聲音聲強(qiáng)大小的聲音傳感器 ，也就是我們所說的話筒。我們知道我們自己的耳朵并不是所有聲音都可以聽見的，我們聽見的聲音在一定的頻率范圍內(nèi)， 機(jī)器人 的“耳朵”也是這樣，它能聽見的聲音頻率范圍跟人能聽到的范圍大致是一樣的，大約是 16Hz 一 20210Hz 的機(jī)械波。 五、 光電編碼器 在機(jī)器人 輪子的內(nèi)側(cè)裝 有碼盤 和光耦 （光電編碼器）。 我們的 機(jī)器人有 2 只光電編碼器，運(yùn)用反射式紅外發(fā)射接收模塊。當(dāng)碼盤隨輪子旋轉(zhuǎn)時(shí)，黑條和白條交替經(jīng)過光電編碼器，當(dāng)從黑條變?yōu)榘讞l和從白條變?yōu)楹跅l時(shí)，各會(huì)產(chǎn)生一個(gè)上跳沿或一個(gè)下跳沿的脈沖信號(hào)，因此 360 度共產(chǎn)生 66 個(gè)脈沖（包括上跳沿和下跳沿兩種脈沖）， 每個(gè)脈沖的分辨率約為 度，輪子直徑為65mm ，則周長方面的分辨率約為 。處理器就是機(jī)器人的大腦，但在我們給他下載程序前，這個(gè)大腦是一片空白，我們的寫程序就是賦予機(jī)器人一定的智慧。因此，程序的編 寫便是至關(guān)重要。 VJC，全稱圖形化與編程語言，是用于能力風(fēng)暴智能機(jī)器人系列產(chǎn)品的軟件開發(fā)系統(tǒng)，具有基于流程圖的編程語言和 C 語言。 VJC 操作簡便，有活潑明快的圖案和簡短的文字說明。流程圖搭建完畢，程序就已經(jīng)編寫完成，可以立即下載到機(jī)器人中運(yùn)行。用圖形表示算法，直觀形象，能夠比較清楚地顯示程序的邏輯關(guān)系，因此它是表示算法的較好工具。 例：在 50 名學(xué)生中，將成績?cè)?80 分以上者的學(xué)號(hào)和成績打印出來。流程圖 流程圖表示如下： 圖 51 流程圖 第 五 章 自動(dòng)控制和程序的編寫 14 從圖 52中，我們可以看出，一個(gè)流程圖包括以下幾個(gè)部分： 1）表示相應(yīng)操作的框； 2）帶箭頭的流程線； 3）框內(nèi)外必要的文字說明。 圖 52 操作框 （二） 圖形化編程 用常規(guī)的計(jì)算機(jī)編程語言（如 C、 FORTRAN 、 JAVA ）編程，需要輸入復(fù)雜的程序代碼，并且編寫的程序還要符合特定的語法。 VJC 正是按這個(gè)思想設(shè)計(jì)的。 VJC 流程圖支持子程序調(diào)用、浮點(diǎn)數(shù)和整數(shù)、全局變量、簡單表達(dá)式、復(fù)合條件判斷以及循環(huán)嵌套等。只要按清晰的思路連接這些模塊，就可以很快地完成第 五 章 自動(dòng)控制和程序的編寫 15 一個(gè)程序的編寫。 二 、 方形走法的程序開發(fā) （一） 、 編程思路 機(jī)器人走四邊形，就是讓機(jī)器人完成“前進(jìn)～轉(zhuǎn)彎～前進(jìn)～轉(zhuǎn)彎～前進(jìn)～轉(zhuǎn)彎～前進(jìn)～轉(zhuǎn)彎”的動(dòng)作，也就是說機(jī)器人需要完成四個(gè)“前進(jìn)～轉(zhuǎn) 彎”動(dòng)作。 ，再停下。要讓機(jī)器人走四個(gè)邊，有一個(gè)簡便的方法，這就是循環(huán)。 （二） 、 程序 的編寫 進(jìn)入 的流程圖編輯界面，編寫此程序的步驟如下： 用鼠標(biāo)點(diǎn)擊左邊“控制模塊庫”，從中選擇“多次循環(huán)”模塊。鼠標(biāo)左鍵雙擊此模塊，就會(huì)出現(xiàn)圖 53（ b） 所示對(duì)話框，在對(duì)話 框中將循環(huán)次數(shù)寫為 4 ，這意味著下面的循環(huán)體要重復(fù)執(zhí)行 4 次。在模塊上左鍵雙擊鼠標(biāo)，打開參數(shù)設(shè)置對(duì)話框（圖 54（ b） ）。 第 五 章 自動(dòng)控制和程序的編寫 16 圖 54 機(jī)器人 直行 動(dòng)作程序圖 再點(diǎn)擊“執(zhí)行器模塊庫 ” ，選擇“移動(dòng)”模塊（圖 55（ a） ），連接在流程圖中，在模塊上雙擊鼠標(biāo) 左鍵打開參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，在“旋轉(zhuǎn)速度”和“時(shí)間”狀態(tài)欄內(nèi)，分別填寫適當(dāng)?shù)闹担箼C(jī)器人向右旋轉(zhuǎn) 90（圖 55（ b） ）。 第 五 章 自動(dòng)控制和程序的編寫 17 三 、 對(duì)機(jī)器人避障的研究 （一） 、機(jī)器人的避障原理 在機(jī)器人本體上有二個(gè)紅外發(fā)射二極管，分布在機(jī)器人的兩側(cè)和中間。三個(gè)發(fā)射管輪流發(fā)射紅外線。紅外線探測(cè)即離 IOcm 一 SOcm 900 范圍內(nèi)的比ZIOmmxl5Omm 面積大的障礙物。碰撞傳感器在接觸到障礙物時(shí)，會(huì)向 CPU 發(fā)送一個(gè)電平信號(hào)，而光敏電阻在避障時(shí)只是做為一個(gè)輔助判斷。紅外發(fā)射二極管顧名思義就是發(fā)射紅外線 的二極管。它的光譜范圍 700nm 一 IOO0nm , 94Onm 時(shí)光敏度最高。同理，遠(yuǎn)紅線傳感器對(duì)波長在～ 1000μ m 光較敏感。在光照下產(chǎn)生載流子，經(jīng)外加電場(chǎng)作用形成漂移運(yùn)動(dòng)，電子和空穴分別向電源正極和負(fù)極移動(dòng)參與導(dǎo)電，從而是電阻值下降。常用的制作材料為硫化 鎘 （ CDS ) ，用此材料做成的光敏電阻它感受光的波段和 人眼相近。 （三） 、 編程思路 機(jī)器人避障流程圖如 圖 56所示。他能沿引導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)。尋跡傳感器安裝在機(jī)器人的底部，用來探測(cè)引導(dǎo)線的位置信息，并把它傳輸?shù)紺PU 中處理， CPU 根據(jù)傳感器傳回引導(dǎo)線的位置信息來調(diào)整電機(jī)的運(yùn)行速度，從而達(dá)到調(diào)整機(jī)器人運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的目的。語音部分通過外接一個(gè) MP3 播放卡來實(shí)現(xiàn)。一個(gè)發(fā)射管，一個(gè)接收管。尋跡傳感器如 圖 58： 圖 58 尋跡傳感器 傳感器上的可變電阻，可以調(diào)節(jié)發(fā)射紅外線的強(qiáng)度。機(jī)器人沿著黑色引導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)，并在標(biāo)記處停留并 圖 59 機(jī)器人 尋跡流程圖 第 五 章 自動(dòng)控制和程序的編寫 20 播放語音信號(hào)。 流程圖如圖 59。機(jī)器人要有合理的空間機(jī)構(gòu)、靈敏的外界感知能力、靈活的行走底盤、穩(wěn)定的行走驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、快速準(zhǔn)確的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃等等，才能在 實(shí)際情況下真正做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)火源、準(zhǔn)確消滅火源 。 在機(jī)器人對(duì)外界環(huán)境的感知上，我們 采用多傳感器融合技術(shù) 。 值得一提的是， 我們選擇了 VJC 編程軟件對(duì)機(jī)器人控制程序進(jìn)行編寫。 VJC 操作簡便，有活潑明快的圖案和簡短的文字說明。流程圖搭建完畢，程序就已經(jīng)編寫完成，可以立即下載到機(jī)器人中運(yùn)行 。 滅火 機(jī)器人能夠代替人類在非結(jié)構(gòu)化環(huán)境下從事危險(xiǎn)、復(fù)雜勞動(dòng)的自動(dòng)化機(jī)器，是集機(jī)械學(xué)、力學(xué)、電子學(xué)、生物學(xué)、控制論、計(jì)算機(jī)、人工智能和系統(tǒng)工程等多學(xué)科知識(shí)于一身的高新技術(shù)綜合體。參考文獻(xiàn) 22 參考文獻(xiàn) 編寫組編， 機(jī)械 設(shè)計(jì)師手冊(cè) ，機(jī)械工業(yè)出版社 ， 蔣新松 ， 機(jī)器人與工業(yè)自動(dòng)化 [M]， 石家莊河北教育出版社 ,2021. 萬永倫 丁杰雄 ， 一種機(jī)器人尋線控制系統(tǒng) [J]， 電子科技大學(xué)學(xué)報(bào) ， 2021,32(1) 林建，李湍，實(shí)用電子電路大全 (一 二 三 )[D]，電子工業(yè)出版社， 1993. 蔡自興，機(jī)器人學(xué) [M]，北京清華大學(xué)出版社， . 滅火機(jī)器人設(shè)計(jì)技巧， 滅火機(jī)器人設(shè)計(jì)與改造 ， 舞蹈機(jī)器人論文， 基于移動(dòng)滅火機(jī)器人的研究與設(shè)計(jì) ， 1 偵察滅火機(jī)器人研 制的若干問題的探討 1 智能滅火機(jī)器人硬件電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 1 智能滅火機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 1工業(yè)機(jī)器人技術(shù)概念，