火灾预警机器人设计
课 程 设 计 总 评 成 绩 分 VI
火灾预警机器人设计
中 文 摘 要
在现代工业生产中，机器人已成为人类不可或缺的好帮手；在航空航天、海底探险中，机器人更是能完成人类所难以完成的工作。随着计算机、人工智能和光机电一体化技术的迅速发展，机器人已经不仅仅局限于在工业领域的应用，它还将发展成具有多传感器的智能型机器人。
人工智能是一门研究人类智能机理和如何用计算机模拟人类智能活动的学科。经过50多年的发展，人工智能已形成极广泛的研究领域，并且取得了许多令人瞩目的成就。智能机器人技术综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感器技术、人工智能、仿生学等多学科结合形成的高新技术，集成了多学科的发展成果，代表高技术的发展前沿。智能机器人的研究，大大促进了人工智能思想和技术的进步，渐渐成为一个备受关注的分支领域。
火灾预警机器人技术是将传感器技术、通讯技术和智能化信息、单片机处理技术应用于火灾预防、拯救的一项综合性技术。它集计算机技术、位处理技术控制检测技术、现场总线技术、通讯技术、人工智能技术、网络技术于一体，具有速度快、精度高、实时性好、可直接与城市消防中心的计算机联网等突出优点，充分体现了火灾预警控制系统以预防为主、及时发现火情，及时控制火情、有效保护社会财产的安全发挥了巨大的作用。
关键词 智能型机器人 多学科结合 火灾预警 保护社会财产
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火灾预警机器人设计
目 录
火灾预警机器人设计 ..................................................................................................................... III
1 设计主要内容及要求 .......................................................................................................... III 2 设计过程及论文的基本要求： ......................................................................................... IV
2.1 设计过程的基本要求 .............................................................................................. IV 2.2 课程设计论文的基本要求 ...................................................................................... IV
中 文 摘 要 ................................................................................................................................. VII 目 录 .......................................................................................................................................... VIII 1设计目的及基本要求 ................................................................................................................... 1
1.1设计目的 ............................................................................................................................ 1 1.2基本要求 ............................................................................................................................ 1 1.3 发挥部分 ........................................................................................................................... 1 2 设计思路 ...................................................................................................................................... 2
2.1系统总体结构的设计 ........................................................................................................ 2 2.2环节设计及思路 ................................................................................................................ 3 3 软件流程图 .................................................................................................................................. 4 4各部分程序设计 ........................................................................................................................... 5
4.1 火焰探测部分 .................................................................................................................... 5 4.2小车驱动部分 .................................................................................................................... 6
4.2.1直流电机的结构特点 ............................................................................................ 6 4.2.2直流电机的机械特性 ............................................................................................ 7 4.2.3 直流电机驱动电路 ............................................................................................... 7 4.2.4 电机驱动电路的设计 ......................................................................................... 8 4.2.5 语音辨识电路 ....................................................................................................... 9 4.3小车寻火部分 .................................................................................................................... 9 4.4小车灭火部分 .................................................................................................................. 11 4.5小车声光报警部分 .......................................................................................................... 12 5 工作过程分析 ............................................................................................................................ 13
5.1软件控制器的选择 .......................................................................................................... 13 5.2软件控制灭火机器人寻找火源流程图 .......................................................................... 14 5.3 避障行走灭火子程序流程图 ......................................................................................... 15 6 实际灭火问题 ............................................................................................................................ 16 7 主要元器件介绍 ........................................................................................................................ 18
7.1 PbS光敏电阻简介 ............................................................................................................ 18 7.2 LM298电机驱动芯片简介 ............................................................................................... 18 小 结 .............................................................................................................................................. 19 致谢 ................................................................................................................................................ 20 参考文献 ........................................................................................................................................ 21 附录 ................................................................................................................................................ 22
VIII
火灾预警机器人设计 1设计目的及基本要求
1.1设计目的
（1）了解机器人技术的基本知识以及有关电工电子学、单片机、机械设计、传感器等相关技术。
（2）初步掌握机器人的运动学原理、基于智能机器人的控制理论，并应用于所设计的机器人中。
（3）通过学习，具体掌握机器人的控制技术，并使机器人能独立执行一定的任务。
1.2基本要求
（1）要求设计一个具有火灾预警灭火功能的机器人；
（2）要求设计机器人的行走机构，控制系统、传感器类型的选择及排列布局。 （3）要求机器人具有火灾预警功能，避障功能（不能撞到障碍物上），模拟灭火功能。
1.3 发挥部分
（1）声控启动，完成在房间内寻找火源并将火扑灭在扑灭火源以后停止工作。 （2）通过在灭火风扇的两侧安装两个火焰传感器，在风扇轴的下部安装舵机，通过火焰传感器采集的外部数据，舵机控制风扇旋转至火焰较多的方向，实现更有效的灭火。
（3）小车不仅能够直线前进，而其能够在原地进行360°自由转向
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火灾预警机器人设计
2 设计思路
2.1系统总体结构的设计
本次设计的题目是火灾预警机器人，总体要实现的设计要求为机器人在启动后通过火焰传感器，烟雾传感器寻找到附近能够探测到的火源，然后通过距离传感器，避障传感器，控制小车到达火焰的附近，再通过风扇将前方的火焰扑灭，在整个过程中，小车拉响蜂鸣器和报警灯，总体结构的方框图如下：
信 号 采 集 电 路 设 计 声 光 报 警 电 路 设 计 电 机 驱 动 模 块 设 计 距 离 传 感 器 模 块 设 计 避 障 传 感 器 模 块 设 计 驱 动 灭 火 电 路 设 计 图2.1总体设计方块图
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