灭火机器人设计 zms.doc

灭火机器人设计 张明珅（学号：20111105225） （物理与电子信息学院 电子信息工程11级工程3班，内蒙古 呼和浩特 010022） 指导教师：杨帆 摘要：灭火机器人可以替代人类在一些高危环境下作业，避免人员伤亡。机器人可以在人的控制下工作，也可以自动执行一些已经编排好的程序，既方便又快捷的工作，从而协助或取代人类工作。 机器人以单片机为控制核心，加以电源电路、电机驱动、避障前进系统、火焰检测电路、灭火系统以及其它电路构成。电源电路提供系统所需的工作电源，专用电机驱动芯片驱动电机控制机器人的前进后退以及转向，避障前进系统完成寻迹和避障，光敏电阻传感器检测火焰，灭火系统进行灭火。本设计制作的消防机器人具有简易灭火功能，达到了实现现场灭火的目的，设计较好地完成了课题目标。 关键字：灭火；传感器；壁障前进、火焰检测系统 论述主题： 机器人如何判断真假火源以及火源位置 机器人如何到达着火地点以及适当停位 机器人如何选择正确方式进行灭火 灭火机器人如何判断真假火源以及火源位置 1机器人对火源的认定： 发生火灾时，起火点温度高，红外线强度大，并激发较为强烈的光谱。根据这种情况，机器人设计中应安装有‘空气二氧化碳含量监测仪’、‘红外线探测器’、‘光谱强度监测仪’以及‘灵敏温度传感器’等监测仪器。 监测仪收集到的信息传送到机器人核心单片机中，单片机对收集到的信息进行处理分析，判断是否有火灾发生，并输出相对应信号。 2机器人对火源位置的判定： 机器人核心单片机中可以储存所在位置的三维立体地图，单片机在对监测仪收集到的信息进行处理时如发现有火灾发生便可根据三维立体地图大体确定火灾发生地点。 如果是人控机器人，则在机器人设计时应安装摄像头（该摄像头应具有在黑暗、烟雾等环境下工作的能力）根据机器人录像得到的图像信息，人为判定是否存在火灾问题以及火源位置。 机器人如何到达着火地点以及适当停位 1、机器人如何到达火原位置： 先前问题中已经提到，在机器人中央处理芯片中预存有该位置的全景三维立体地图，机器人在认定有火灾发生并确定大概火灾地点后可根据地图导航前往火灾地点。 2、机器人如何躲避障碍物： 对于机器人如何躲避障碍物问题，可在机器人设计中加入避障前进系统，如‘超声波探测仪’等仪器，可利用超声波反馈进行判定前方是否有障碍物并作出相应对策如‘继续前进’、‘拐弯’等。 如果是人控机器人，则可根据机器人提供的视频，人为控制机器人的前进。 3、关于机器人如何适当停位： 机器人可根据红外线检测以及光谱强度判定大概温度并分析继续前进是否会对机器人本身造成伤害，以此确定机器人前进距离，以及是否继续前进。 4、关于机器人供能以及驱动： 机器人构造中设有电源电路和电机驱动等电路。 电源电路会为系统提供工作所需的电源，系统采用单电源供电电路时比较简单，但是考虑到电动机起动瞬间电流很大，会造成电源电压不稳，影响单片机和输入电路工作的稳定性和可靠性，因此采用双电源供电方案。将电机电源和单片机电源完全隔离。提高电动机的供电电压，可以提高机器人的运行速度，从而可以提高灭火的。  机器人工作原理 （1）在机器人管辖范围内，如果某处有火灾发生，火源检测器就会检测到，发出信号给机器人。 （2）机器人接收到信号后立即驶向该报警处。 （3）当机器人距离火焰一定距离后，利用红外检测仪以及光谱检测仪寻找到火源具体的位置 并驶近该位置进行灭火。 机器人如何选择正确方式进行灭火 火灾发生原因多种多样，对于不同原因造成的火灾处理方法也不相同。所以在机器人中央处理芯片程序设计中应编入对不同情况的火灾进行处理的方法以便机器人能够使用正确的方法熄灭火源，将损失降到最低程度。 报警系统 为了将损失降到最低，防止机器人不能彻底将火源熄灭从而造成二次灾害，故而在机器人程序设计中还应添加报警系统即在机器人检测到有火灾发生时，应第一时间向固定组织单位或个人发出电子信号警报，并传递对火灾的分析情报。 灭火机器人设计 物理与电子信息学院 2 3 火源检测系统 控制器模块 避障系统 寻迹传感器系统 电源模块 电机驱动前进系统 灭火系统及其驱动 报警系统