DIY一個(gè)家庭滅火機器人，附軟硬件的系統解決方案

　　1.項目的內容和具體目標等

　　首先我介紹一下機器人產(chǎn)生的背景，機器人技術(shù)的發(fā)展，它應該說(shuō)是一個(gè)科學(xué)技術(shù)發(fā)展共同的一個(gè)綜合性的結果，也同時(shí)，為社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生了一個(gè)重大影響的一門(mén)科學(xué)技術(shù)，它的發(fā)展歸功于在第二次世界大戰中，各國加強了經(jīng)濟的投入，就加強了本國的經(jīng)濟的發(fā)展。

　　另一方面它也是生產(chǎn)力發(fā)展的需求的必然結果，也是人類(lèi)自身發(fā)展的必然結果，那么人類(lèi)的發(fā)展隨著(zhù)人們這種社會(huì )發(fā)展的情況，人們越來(lái)越不斷探討自然過(guò)程中，在改造自然過(guò)程中，認識自然過(guò)程中，實(shí)現人們對不可達世界的認識和改造，這也是人們在科技發(fā)展過(guò)程中的一個(gè)客觀(guān)需要。

　　那么什么是機器人呢?人們一般的理解來(lái)看，機器人是具有一些類(lèi)似人的功能的機械電子裝置，或者叫自動(dòng)化裝置，它仍然是個(gè)機器，它有三個(gè)特點(diǎn)，一個(gè)是有類(lèi)人的功能，比如說(shuō)作業(yè)功能，感知功能，行走功能，還能完成各種動(dòng)作，它還有一個(gè)特點(diǎn)是根據人的編程能自動(dòng)的工作，這里一個(gè)顯著(zhù)的特點(diǎn)，就是它可以編程，改變它的工作、動(dòng)作、工作的對象，和工作的一些要求，它是人造的機器或機械電子裝置。

　　隨著(zhù)社會(huì )與國家的發(fā)展，在經(jīng)濟迅速增長(cháng)的同時(shí)，各種危險場(chǎng)所不可避免的火災頻繁出現，給社會(huì )安全造成了很多隱患，于是現代火災及時(shí)補救已成為迫在眉睫需要解決的問(wèn)題，救火早一刻就少一分損失，消防救援人員固然速度已經(jīng)很快，但也需要一段不小的時(shí)間，而且進(jìn)入救火現場(chǎng)還有生命危險的可能，于是滅火機器人的理念誕生了，笨設計主要就是針對滅火機器人的制作與研究，小車(chē)以AT89S52單片機為控制核心，加以電源電路、電機驅動(dòng)、光電傳感電路、火焰檢測電路、滅火風(fēng)扇以及其它電路構成。電源電路提供系統所需的工作電源，專(zhuān)用電機驅動(dòng)芯片驅動(dòng)電機控制小車(chē)的前進(jìn)后退以及轉向，光電對管完成尋跡和避障，光敏電阻傳感器檢測火焰，滅火風(fēng)扇進(jìn)行滅火。本設計制作的消防小車(chē)具有簡(jiǎn)易滅火功能，達到了實(shí)現現場(chǎng)滅火的目的。

　　通過(guò)滅火機器人的設計，我們可以了解機器人滅火任務(wù)， 知道簡(jiǎn)單的程序算法，掌握通過(guò)機器人識別白線(xiàn)、機器人檢測火焰等方法滅火的方法。 通過(guò)制作滅火機器人我們可以弄懂簡(jiǎn)易滅火機器人的搭建、火焰傳感器的使用，知道機器人尋找火源完成簡(jiǎn)單滅火任務(wù)。此外我們可以培養觀(guān)察能力、動(dòng)手能力、創(chuàng )造能力，養成良好的思維習慣。通過(guò)對光學(xué)、計算機科學(xué)、機械原理以及美學(xué)等的綜合運用，提高知識的綜合運用。通過(guò)競賽機制，鍛煉我們的競爭和合作意識，鍛煉學(xué)生比賽時(shí)的靈活性。最終目標，我們設計出一種快速滅火的機器人，能夠有效地消滅火災，為人們減少火災損失;為人們生活帶來(lái)方便。

　　2.研究方法、研究方案及可行性

　　一、硬件

　　通過(guò)對比賽規則的研究,設計機器人的系統結構如圖2所示

　　1.1傳感器部分

　　傳感器檢測環(huán)境信息,描述機器人與環(huán)境的相互關(guān)系。針對比賽規則,機器人主要使用了紅外傳感器、灰度傳感器及相應的信號處理電路。機器人滅火裝置是一個(gè)風(fēng)扇,當機器人接近火源時(shí)自動(dòng)打開(kāi)風(fēng)扇,吹滅火焰。用LCD作為輸出顯示。紅外傳感器有兩種,一種用來(lái)檢測障礙,避免撞到墻壁同時(shí)又可以尋找房間的門(mén)。紅外傳感器能夠檢測到前方10cm～80cm,90°范圍內的比0.03平方米面積大的障礙物。

　　紅外傳感器由兩個(gè)紅外發(fā)射管和一個(gè)紅外接收管組成。紅外發(fā)射管發(fā)出紅外線(xiàn),紅外線(xiàn)在遇到障礙物后被反射回來(lái),紅外接收管收到被反射回來(lái)的紅外線(xiàn)后,通過(guò)A/D轉換送單片機進(jìn)行處理。另外,一種紅外傳感器用來(lái)探測火源。這種火焰紅外傳感器可以探測到波長(cháng)在700nm～1000nm范圍內的紅外光,適宜用來(lái)探測火源或熱源,探測角度為60°。

　　紅外傳感器將外界紅外光光強的變化轉化為電流的變化，通過(guò)A/D轉換器轉換為0～255范圍內的數值。外界紅外光越強,數值越小。因此，越靠近熱源,機器人顯示讀數越小。根據函數返回值的變化能判斷紅外光線(xiàn)的強弱，從而能大致判別出火源的遠近?；叶葌鞲衅饔脕?lái)檢測場(chǎng)地內的路標,以便準確找到房間和有效滅火范圍。比賽場(chǎng)地地面除了表示起點(diǎn)的圓圈、房間的門(mén)和有效滅火范圍是白色的外,其余都是黑色的?；叶葌鞲衅饔晒饷綦娮韬桶l(fā)光二極管組成，發(fā)光二極管照射到地面的反射光線(xiàn)被光敏電阻接收，其電阻值根據反射光線(xiàn)強弱而改變。地面灰度大,光敏電阻值大;地面灰度小，光敏電阻值小。阻值的變化轉變成電信號輸入到機器人主板上的微控制器，再由微控制器中的A/D轉換器將電信號進(jìn)行轉換。