基于A(yíng)Tmega48單片機的簡(jiǎn)易滅火機器人設計

引言

近年來(lái)，隨著(zhù)石化等基礎工業(yè)的飛速發(fā)展，在生產(chǎn)過(guò)程中的易燃易爆和劇毒化學(xué)制品的使用急劇增長(cháng)，由于設備和管理方面的原因，導致化學(xué)危險品和放射性物質(zhì)泄漏、燃燒爆炸的事

故增多。消防機器人作為特種消防設備可代替消防隊員接近火場(chǎng)實(shí)施有效的滅火救援、化學(xué)檢驗和火場(chǎng)偵察。它的應用將提高消防部隊撲滅特大惡性火災的實(shí)戰能力，對減少?lài)邑敭a(chǎn)損失和滅火救援人員的傷亡將產(chǎn)生重要的作用。

1 設計要求

制作一個(gè)由計算機程序控制的機器人，在一間模擬平面結構的房間里運動(dòng)，找到一根燃燒的蠟燭并盡快將它撲滅。

滅火要求: 機器人不能運用任何破壞性的或危險的方法來(lái)?yè)錅缦灎T火焰。它可以運用類(lèi)似水、空氣等物質(zhì),或者使用機械方式，但是禁止使用任何危險的或可能破壞滅火現場(chǎng)的方法或物質(zhì)。比如，不能通過(guò)燃放爆竹產(chǎn)生沖擊來(lái)使蠟燭熄滅，也不能通過(guò)碰倒蠟燭而使蠟燭熄滅。

2 機器人的機械結構

圖1 機器人基本結構

機器人的結構包括執行機構、傳感器、控制部分及信息處理部分組成。小型機器人為了考慮其穩定性及轉向的靈活性，通常其機械結構主要設計以輪式為主，常見(jiàn)有以上四種結構，每種結構有各自的特點(diǎn)，根據本設計的要求，在有軌道的房間里運行，應該選擇車(chē)體較長(cháng), 旋轉半徑較大的第一種驅動(dòng)方式，易于尋找軌道。

圖2 火源探測傳感器

3 機器人采用的傳感器

本設計所使用的傳感器主要有兩種，一種是反射式光電傳感器，它主要被用于機器人在尋找火源過(guò)程中躲避障礙物。這一類(lèi)傳感器比較常見(jiàn)不過(guò)多介紹。本設計中要用到的另一種傳感器是火源探測傳感器，它最主要的元件是用到光敏二極管。根據光敏二極管的特性，自行設計了一種火源探測傳感器，電路如圖2所示，當沒(méi)有強光照射時(shí)Q2的電流很小，Q1的基極電位很低，三極管處于截止狀態(tài)，輸出2腳為高電平;當發(fā)現火源時(shí)，傳感器有強光照射使少數載流子的密度增加，Q2的電流增大，從而使三極管的基極電位抬高，三極管處于飽和導通狀態(tài)，輸出2腳為底電平，信號傳遞給單片機。調節R4可以改變傳感器的靈敏度。

圖3 Atmega48的引腳排列