5 结论????????????????????????????????23 谢辞??????????????????????????????????24 参考文献???????????????????????????????25 附录?????????????????????????????????26
引言
当今社会，由于人们的防火意识比较差，生活中得火灾频繁发生，再加上一些特殊建筑物的涌现，譬如，高层、地下建筑与大型的石化企业等。在它们发生火灾时，很难实现快速高效的灭火。研究一种实用的能替代消防救援人员遥控进入有毒、有害(非易燃易爆)、易坍塌建筑物、大型仓库堆垛、缺氧、浓烟、放射性等室内外危险灾害现场进行探测的消防救援机器人，来解决有关消防人员人身安全、时间限制、数据采集量不足和不能实时反馈等问题，是非常紧迫和必须的。设计通过制作小车式机器人，以寻光运动为基础，红外线遇障报警为突破，实现机器人灭火功能的方法，模拟在夜间无人或人们在睡眠低警惕状态发生火灾时的特殊环境，进行报警灭火。
随着科学技术的迅速发展，智能化也是提出了进一步的要求，智能机器人的研究在实际应用中就有了很大的发展空间，机器人技术是一项综合性的科学，他涉及机械、电子、计算机、智能控制等领域。智能机器人的技术应用了信息技术中的感测技术、传感技术、控制技术等，是信息技术课程和相关科技活动的良好载体。一些发达国家已经看好智能机器人教育对未来高科技社会的影响，我国也已经在这一方面做出了一些积极的努力。
灭火机器人就是智能机器人研究应用之一，我国从八十年代末期开始消防机器人的研究，公安部上海消防研究所等单位在消防机器人的研究中取得大量的成果，“自行式消防炮”已经投入了市场，“履带轮式消防灭火侦查机器人”也于2006年6月通过了国家验收。但是我国消防机器人的研究还处在初级阶段，还有许多待研究的问题。在高层建筑发生火灾，消防员不可能在短时间到达高处的火灾发生地点，在地下建筑中，由于环境比较潮湿，烟气不易扩散，消防人员不容易快速判定火源位置；而在石化企业发生火灾时，将产生大量毒气，消防人员在灭火时容易中毒。所以研制能够用于这些场合的侦查灭火机器人，协助消防人员进行火灾定位灭火，将有极大地社会意义。
根据本次设计要求，本系统由控制器模块、电源模块、直流电机及驱动模块、避障传感模块、避障模块、火焰传感器、灭火系统及其驱动模块等组成。
控制模块以单片机为控制核心进行处理和控制，在模拟的区域内，避障传感器和火焰传感器主要是对机器人的行进路线做出控制和指引，引导小车走向火源，并且不碰撞墙壁，最后锁定火源，接近到一定程度后，进行灭火。从而达到不需要人进入火场灭火的目的。
1 任务要求与总体设计方案
1.1 设计任务要求
本次设计，要求设计一个火灾探测及灭火的机器人模型，能到指定区域进行
灭火工作（以蜡烛模拟火源，分布在小车行走的场地中）。小车必须通过内部设备采集现场环境情况，然后进行分析并作出相应的动作，以达到小车智能灭火的目的。设计主要采用AT89S51单片机为核心控制系统，通过接收和处理系统中各个模块的数据，利用C语言编程完成整个系统不同模块的控制。 1.2 总体设计方案 1.2.1设计总方案选择 （1）设计总方案选择
方案一：采用迷宫小车循迹原理，在小车前端以及右端都设置避障传感器用来检测信号，使小车靠右行走，在小车的前端设置1个火焰传感器，用来定位，当火焰传感器检测到信号的时候小车直行，直到走到蜡烛面前的时候，开启灭火装置进行灭火。此方案行进路径比较麻烦，而且靠右行走必须要进行电机调速，由于电机转速和轮胎摩擦不一样的原因，当设定直行程序时，机器人行进路线并不是直线，经过电机调速，也很难达到平稳直行，考虑到这些原因，在转弯也容易造成碰撞，故放弃此方案。
方案二：小车采用寻火方案，小车前方设定3个火焰传感器，一个正中，其余两个分部在正中间的两边，形成对称的角度，小于30度。小车进入场地内先扫描一约60度，如果中间传感器没有感应火焰，小车回正继续前行；如果感应到，小车则对着火焰直行，如果行进路线有偏差，则靠左右2个火焰传感器进行调整。前端和右端设置有避障传感器，防止小车发生碰撞，当小车行进到蜡烛前时，前端的避障传感器和火焰传感器同时都有信号，开启灭火装置进行灭火。
经过对比，方案二比较可行，故采用方案二。 （2）灭火方案选择
方案一：用风扇灭火方案
在机器人前方，安装一个风扇，并且将风扇对准正中的火焰传感器。当接到灭火信号时，风扇转动，吹灭火焰，以达到灭火的目的。此方案由于风扇风力的不同，灭火比较困难。而且在真正的火场里面用风灭火也是很难实现的。
方案二：用水灭火方案
在机器人上安装一个水箱，底部安装一个抽水泵，并且将导管引到前方传感器的位置对准，当接到灭火信号时，抽水泵启动，抽出水箱里面的水，经过导管喷向火源，以达到灭火的目的。此方案抽水灭火，需要在车上装一个水箱，但灭火效果相比风扇要好很多。
方案二，用水灭火在现实生活中比较可行，所以在原始设计方案内采用了此方案，单后期制作时，由于带动行进的电机负载能力不够，无法带动水箱，所以采用方案一，用风扇灭火，也可以达到本次演示的目的。
1.2.2 硬件设计方案
本设计主要是由电源模块提供所有部分所需的电源，火焰探测模块进行火焰寻找，并且将信号送给控制模块来进行灭火，途中如果遇到障碍，则由避障传感模块将信号传送给控制模块做出相应的避障措施。无线遥控模块可以手动远程遥控机器人，进行左转、右转、直行、灭火这几个动作。系统原理框架图如图1-1所示。
电源模块 火焰探测模块 控 制 模 块 电机驱动行进模块 避障模块 灭火模块 无线遥控模块 图1-1 系统原理框架
（1）电机的选择
本系统为智能机器人，对于机器人来说，驱动电机的选择就显得十分重要。下面我们分析了几种常用的电机。
方案一：步进电机
由于其转过的角度可以精确的定位，可以实现机器人前进的路程和位置精确定位。虽然采用步进电机有诸多优点，但是步进电机的输出力矩较低，随转速的升高而下降，而且在较高转速时会急剧下降，其转速较低，不适用与机器人等有一定速度要求的系统。
方案二：舵机
顾名思义是控制舵面的电动机。躲机的出现最早是作为遥控模型控制舵面、油门等机构的动力来源，但是由于舵机具有很多优秀的特性，在制作机器人时也苍苍能看到它的应用。舵机是一种位置伺服的驱动器，转动范围一般不能超过180度，适用于那些需要角度不断变化并可以保持驱动当中。如机器人的关节，飞机舵面等。
方案三：直流减速电机
直流减速电机转动力矩大，体积小，重量轻，装配简单，使用方便。由于其内部由高速电动机提供原始动力，带动变速（减速）齿轮组，可以产生大扭力。所以在行进上速度比较快，负载能力也不错。
经过对比分析，直流减速电机能够较好的满足系统要求，并且控制起来比较方便，因此在本设计中选择直流减速电机作为机器人的行走驱动电机。电机参数如表1-1所示。
表1-1 直流减速电机参数
工作电压 电机（不加齿轮的参数） 参数 转速 电流 减速比 空在转速 负载转速 输出扭矩 轮胎直径 空载车速 电流 重量 外形尺寸 噪音 直流6V 125转/分钟 80-100mA 48:1 200转/分 160转/分 1.0kg·cm 6.6cm 41.4米/分 120-140mA 50g 70mm×22mm×18mm ＜65dB 齿轮箱 1.2.3 软件设计方案
本系统软件设计采用的是C语言编程，运用Keil uVision3软件平台进行编程及编程，设计中的所有程序先在，Proteus 7 Professional 仿真软件中，进行运行测试，然后再通过编程器下载程序。
对于硬件的模块设计方式，软件部分也采取分模块编程。程序分成遥控和自动2个模块，在自动模块内，小车自行寻找火焰，并且进行灭火；在遥控模块内，小车可以手动操作，进行灭火。
2 系统硬件电路设计
2.1 单片机主控制模块 （1）MCU方案选择
方案一：选择Microchip公司的PIC系列单片机