智能救援機器人的軟硬件設計

O 引言

　　隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，探險、救災、排爆等危險場(chǎng)合工作的機器人，以及自動(dòng)化生產(chǎn)中機器人的應用也日益廣泛。因此，智能救援機器人的研制已成為急需和必要，文章就智能救援機器人的設計進(jìn)行了探討。

　　1 智能救援機器人的硬件設計

　　該智能救援機器人主要由電源模塊、檢測感應模塊(實(shí)現巡線(xiàn)、避障、撿放硬幣、測距功能)、聲光報警模塊、控制器模塊、電機驅動(dòng)模塊、顯示模塊六部分組成，其結構框圖如圖1所示。

　　1.1 電源電路

　　智能救援機器人全部能量來(lái)源于位于機器人底部的六節五號電池，經(jīng)過(guò)傳統的7805穩壓電路給其單片機及外圍傳感器供電，其電路如圖2所示。部分傳感器采用5V低電壓供電可以避免機器人過(guò)早檢測障礙物而停止前進(jìn)。

　　1.2 檢測感應模塊

　　1.2.1 巡線(xiàn)電路

　　巡線(xiàn)模塊我們采用紅外對管。紅外對管由LED和光電三極管組成，光電三極管根據從地面反射回來(lái)的LED的光的強度而改變積極基極電流。在光電三極管基極接一上拉電阻，則可根據基極電壓的測量判斷反射光的強弱，強光說(shuō)明探測器下方是白色，弱光說(shuō)明下方光較弱，大部分光被黑線(xiàn)吸收。對于輸出的模擬信號，我們將其引入五個(gè)電壓比較器LM339進(jìn)行處理。電壓比較器LM339的一輸入端接紅外對管，另一端接滑動(dòng)變阻器，通過(guò)對滑動(dòng)變阻器的調節可以實(shí)現對紅外對管對黑線(xiàn)的靈敏度。比較器LM339的另一端接上拉電阻后進(jìn)入單片機進(jìn)行探測。

　　1.2.2 避障電路

　　避障部分采用光電開(kāi)關(guān)，將其安放在機器人需要測量的各個(gè)方向。為減少它的測量距離保證機器人的正常運行，我們采用的是低電壓5V供電，供電電壓雖略顯不足，但能保證它的正常短距離探測。光電開(kāi)關(guān)的信號線(xiàn)的高低電平可反映前方障礙物的有無(wú)，障礙物檢測電路如圖3所示。

　　1.2.3 超聲波測距電路

　　由于超聲波執行性強、能量消耗慢、在介質(zhì)中傳播距離較遠的特點(diǎn)。我們采用DIP-ME007超聲波測距模塊完成高度的測量功能，其電路板如圖4所示。DIP-ME007超聲波測距模塊能比較迅速、方便地測出橋底部距測距模塊之間的距離，此模塊共有五個(gè)引腳VCC、tring、echo、out、GND。DIP-ME007超聲波測距模塊輸出為pwm方式，VCC、GND接好后向tring發(fā)一個(gè)10 s以上的高電平，就可以在接收口echo等待高電平輸出。單片機采用跳變沿觸發(fā)，觸發(fā)后即開(kāi)始計時(shí)。當電平變低后即開(kāi)始讀定時(shí)器，此時(shí)的值即為此次測距所用的時(shí)間。根據S=Ct/2即可得出所測得的距離。如此周期性測量即可實(shí)現移動(dòng)測距。單片機內部自動(dòng)將測得數據保存并與上一次測距結果比較，保留最大值，當連續五次未測得大于前一次的數據時(shí)停止檢測并記錄最大值。當再次檢測到黑線(xiàn)即已成功過(guò)橋，是時(shí)單片機控制顯示模塊將測得的最