消防机器人设计报告
基于ATmega2560单片机的智能避障灭火小车
一、设计方案：
1、控制系统：
Arduino Mega2560是采用USB接口的核心电路板，具有54路数字输入输出，适合需要大量IO接口的设计。处理器核心是ATmega2560，同时具有54路数字输入/输出口（其中16路可作为PWM输出），16路模拟输入，4路UART接口，一个16MHz晶体振荡器，一个USB口，一个电源插座，一个ICSP header和一个复位按钮。Arduino Mega2560也能兼容为Arduino UNO设计的扩展板。
该核心电路板能提供大量IO接口，因此为以后的传感器和功能拓展提供了便捷，同时搭配传感器拓展板，在使用和调试便捷性上优于其它单片机。
Arduino2560原理电路：
2、传感器：
方案一：光电循迹传感器+火焰传感器+红外线测距传感器
光电开关在一般情况下，由三部分构成，它们分为：发送器、接收器和检测电路。
它的检测头里也装有一个发光器和一个收光器，它的检测头里也装有一个发光器和一个收光器，但前方没有反光板。正常情况下发光器发出的光受光器是接收不到的，当有物体通过时挡住了光，并把光反射回来，受光器就接收到了光信号，输出一个开关信号。
当遇到黑色线格的时候，由于黑色吸收了大部分光线，因此光电开光就会输出电平变化，单片机接收到信号以后做出相应的动作。
火焰传感器的基本构成及原理:
火焰传感器由红外线接收管、电平比较电路、灵敏度调节电位器三部分组成。通过红外线接收管探测周围环境，当接收到较强的红外线的时候，由电平比较器反馈给单片机电平变化信号。可通过电位器调节火焰传感器的灵敏度。
红外测距传感器：
红外测距传感器由四部分构成，红外线二极管，红外线接收管，电平比较器，距离调节电位器。
通过红外线二极管发射出红外线，接收管收到物体反射的红外线，通过电平比较器后输出一个变化电平信号。通过电位器调节，可以控制接收管给电平比较器的信号，而达到控制探测距离的目的。但由于红外线测距模块对火焰比较敏感，因此用在消防机器人上面不是很合适。
方案二：光电循迹传感器+火焰传感器+超声波传感器
该方案使用了超声波测距模块，利用超声波发射和接收模组，通过一定频率的超声波并接收该频率的反射波，通过两者的时差进行计算，准确得出障碍距小车的距离，屏蔽了火焰对测距模块的影响，能有效应用于避障机构。
3、动力机构：
方案一、四线二相步进电机*2
该方案中，步进电机能够按照特定的步进角进行运转，设定好步数，电机则运行相应的角度以下图为例：
虽然步进电机能很准确的对小车进行控制，但是由于其功耗和控制电路的因素，该方案未采用。
方案二、直流减速电机*2
使用L298N驱动两个直流电机，L298N驱动电路如下图：
该驱动电路可两路直流电机或一路步进电机，控制直流电机时，IN1、IN2、IN3、IN4分别接单片机数字IO口，通过IO口控制电机的转动方向，ENA、ENB接单片机PWM输出口，控制电机的转速。该方案电路简单，控制方便，故采用该方案。
4、灭火风扇：
方案一：采用模块化设计，在调试和安装上方便快捷。用两个直流小电机作为灭火装置，由单片机IO口控制，并通过三极管扩流，由L7805将12V 锂电池电压稳压为5V，供全部系统使用，在测试过程中发现，当火焰传感器探测到火焰，电机转动时使得系统板电压骤降，导致单片机不断复位，达不到灭火的效果。
方案二：通过给单片机系统单独供电，用IO口控制两个继电器来间接控制灭火小电机，电机电源采用电机驱动板上的5V电源接口。该方案解决了单片机因电压不足而无限重启的现象，使得单片机系统能够稳定运作。因此我采用该方案。
5、电源模块：
现有2200mah航模锂电池一块，输出电压11.1V，最大放电能力30C，完全满足小车需要。采用两路L7805单独给单片机系统和电机驱动系统供电，传感器由单片机系统电源供电，灭火风扇由电机驱动系统供电。电源模块电路原理图如下：
6、 数据交互模块：
传感器的数据除了传递给小车系统之外，还需要通过显示屏呈现出来，同样的，有两套方案，
方案一：系统接收到数据之后直接处理，然后显示到LCD1602。该方案使用到1602液晶，在arduino 上使用液晶来显示数据参数不是很困难，但是由于小车所使用到的单片机系统为8位单片机，虽然已经有很丰富的IO 接口，但数据处理能力着实一般，在使用液晶和单总线的DIS18B20温度传感器时，会使得系统的操作显得很慢，导致程序不能够正常运行。而且1602液晶只能显示两行、16个字符，对于该小车来说着实有点紧张。
方案二：单片机在处理传感器数据的同时，将数据通过串口转发给另一单片机，在另一单片机进行处理后，将参数显示到2004液晶上面，将控制信号反馈给主控单片机，最大限度的使主控单片机的速度不受影响。由于本系统采用集成串口的mega2560单片机与mega328p 单片机，只需要通过TXD 和RXD 两根线进行通信。而且能将部分控制指令直接分配给mega328p ，因此，提高了系统的稳定性和工作效率。因此我采用方案二。
二、 小车结构：
三、 程序设计：
小车从安全位置出发，无固定路线，在火焰传感器的引导下自行选择靠近火源的路线行走，距离火源一定距离时停下，进行灭火操作。灭火完成后继续前往下一个火源。途中遇到障碍物时能够自行避开障碍物，寻找离火源最近的路线前进。小车能够自行判断自己在场地中的位置，防止走出场地，其位置判断与火源计数以及报警部分由mega328p 进行。
部分程序：
//mega2560部分//
int Motor_L=4;
int Motor_R=5;
int Track_L=30; 灭火小车系统板 电源模块
电机驱动模块 四路循迹模块
火焰传感器模块 灭火模块 数据交互模块
火灾自动报警系统方案 ●本系统采用控制中心型智能消防报警系统，具有火灾报警、联动控制等功能。系统包括以下内 容：手动报警按钮、感烟探测器、感温探测器、警铃和水流指示器等报警装置，系统同时监视 消火栓按钮、报警阀、压力开关、水流指示器及信号阀等的动作信号。 ●为了便于控制和管理，所有消防信号将显示于总控制屏上，以便一旦发生火灾时，可迅速报告 消防局。 ●消防总控制室内有以下设备：消防系统主机（工作站）、火灾视屏显示屏（LED）、火灾自动报警 系统总控制屏、消防联动控制盘、消防专用电话主机、应急电源配电盘和UPS电源、消防系统 运行记录打印机等。消防控制室可监听所有消防电源设备的状态。另外，消防总控制室内设置 一部直拨消防单位的外线电话，并同时提供与消防电话插孔匹配的手提电话。 （1）火灾报警系统保护目标 ●快速火灾探测 ●准确定位火灾地点 ●及时发出火灾报警信号 ●警示相关人员以实现： ●快速疏散建筑物内人群 ●通知相关部门采取救援措施 ●指示相关消防设备动作以实现： ●自动启动消防泵、喷淋泵等水系统灭火设备 ●联动火灾隔断手段如关闭防火卷帘门和防火阀等 ●开启排烟风机、正压风机等防排烟设备 ●开启应急广播、应急照明和疏散指示系统 （2）系统设计原则 ●系统应符合中国有关法律法规，符合消防管理条例和标准。 ●遵照安全第一、预防为主的原则，火灾自动报警系统应严格保证设备可靠性和系统可靠性，避 免误报。 ●系统应具有先进性和适用性：系统的技术性能和质量指标均达到国际先进水平，且在安装调试、 软件编程和操作使用各方面均简便易行，并适合建筑特点，达到最佳的性能价格比。 ●在系统设计时应明确与建筑设备监控系统、安防系统之间的接口界面，且系统的各项技术规范 均符合相应要求。 ●在设计火灾自动报警系统时应预留该系统与综合信息共享管理系统之间信息数据交换接口，系 统的各项技术规范均符合相应要求。 ●在系统设计时应尽量优化设备配置，考虑了整个建筑全系统的统筹配置，避免设备的重复购置 和管线的混乱局面。 在系统设计时应保留足够的冗余度：探测点与控制点的容量上及回路卡的设置上均应保留不少于20％的扩展余地。报警系统施工主要程序：
《机器人技术》课程项目智能涂胶避障装配多功能机器人 姓名：尤振民、李明 胡强强、布贺宁 指导教师：姚建涛、李艳文、刘宝华 2014年10月
智能涂胶避障装配多功能机器人 摘要 机器人技术是一个集环境感知、轨迹规划、机械手应用等功能于一体的机电一体化系统。它是集中了计算机、机构学、传感技术、电子技术、人工智能及自动控制等多科而形成的高新技术。本次课程设计的装配机器人智能小车就是这种高新技术综合体的一种尝试。装配机器人智能小车主要由机械系统，环境识别系统，运动控制系统及机械臂控制系统组成。小车以单片机为核心，附以外围电路，采用光电检测器进行检测故障和循迹，并用软件控制小车及机械臂的运动，从而实现小车的自动行驶、转弯、寻迹检测、避障、停止及装配等功能的智能控制系统。 机器人技术基础系统地介绍了机器人的基础理论和关键技术。主要内容包括：机器人的机构、位姿描述和齐次变换、操作臂运动学、操作臂的雅可比、操作臂动力学、轨迹规划、操作臂的控制、机器人语言和离线编程等。本书反映了机器人在规划、控制和编程方面近期所取得的成果。此外，书中还附有习题和编程练习。 主要的项目分工情况如下：尤振民：机械手三维图形的制作及动画仿真 李明：资料收集，机械手臂编程及调试 胡强强：机械手臂的尺寸设计，轨迹规划 布贺宁：机械手臂方案论证，项目报告，PPT a)比赛场地
目录 1前言 ....................................... 2设计方案的确定.............................. 3参数确定 ................................... 3.1机械手臂的设计...................................................... 3.2 位移分析................................. 3.3 机械手爪设计......................................................... 4工作空间分析................................ 4.1 运动学正解............................................................. 4.2 运动学反解............................................................. 5速度分析 ................................... 6轨迹规划 ................................... 7项目总结 ................................... 8心得体会 ................................... 9参考文献 ...................................
智能消防机器人 目录 第一章引言 (2) 1.1课题背景 (2) 1.2 Intelligent Design and manufacture of electric cars Fire..2 1.3 实现功能 (3) 1.4 模拟房子介绍 (3) 第二章系统整体方案设计 (4) 2.1系统硬件设计 (4) 2.2系统软件设计 (4) 第三章硬件设计 (5) 3.1 电源管理模块 (5) 3.11稳压芯片LM7805、7806CV (5) 3.12电源模块电路原理图 (5) 3.2 电机驱动芯BTS7960 (6) 3.21 BTS7960的逻辑功能 (6) 3.22 外形及封装 (6) 3.23BTS7960电路原理图 (7) 3.3地面灰度检测传感器 ST188 (7) 3.3.1 ST188特点 (7) 3.3.2 检测原理 (7) 3.3.3 应用范围 (7) 3.3.4 外形尺寸（单位mm） (7) 3.3.5 ST188原理图 (8) 3.4火焰传感器 (8) 3.4.1火焰传感器使用 (8) 3.5报警电路 (8) 第四章软件设计 (9) 4.1 灭火机器人行进路线分析 (9) 4.2 软件流程图 (11) 4.3软件开发平台介绍 (11) 第五章调试记录及实验心得 (12) 5.1 调试记录 (12) 参考文献 (13) 附录: 程序清单 (13)
第一章引言 1.1课题背景 如今国内外对消防设备的研究越来越重视，投入也越来越多。慢慢趋向于自动化、智能化。实现灭火、火场侦查、危险物品泄露探测、破拆等功能。本文设计主要完成的功能是扑火救人。 本设计是基于STC89C52单片机对电动车进行控制的自动控制系统，研究的内容有：主要方案论证、硬件设计、软件设计、系统实物调试。硬件设计主要有电机驱动电路、热光源采集电路、声音采集电路、电风扇驱动电路、停车信号采集电路、LCD显示电路、电源电路及单片机最小系统。本系统以STC89C52单片机作为控制核心，通过接受到热光源采集电路传送的信号和声音采集电路传送的信号，对电动车电机进行控制，从而实现对电动车的转向控制。当两处着火，一处是物品，另一处是人着火；电动车通过声音识别，优先将人身上的火扑灭。其所实现的功能相当于简易消防机器人。 【关键词】消防车热光源 STM32单片机 LM298 ST178 1.2Intelligent Design and manufacture of electric cars Fire Abstract Today, fire-fighting equipment at home and abroad more and more emphasis on the study, input more and more. Slowly tends to automation and intelligence. To achieve fire fighting, fire detection, hazardous materials leak detection, ripper and other functions. This function is primarily designed to complete fire fighting to save people. The design is based STC89C52 microcontroller to control for electric vehicle control system to study the contents of the following: the main program feasibility studies, hardware design, software design, system debugging in kind. Hardware design, main motor drive circuit, thermal light source acquisition circuit, the sound collection circuit, fan drive circuit, stopping the signal acquisition circuit, LCD display circuit, power circuit and microcontroller minimum system. The system STC89C52 microcomputer as the control core, through the acquisition circuit receives light transmitted thermal signal and voice signal acquisition circuit transmission of electric vehicle motors to be controlled in order to achieve steering control for electric vehicles. When the two fire, one is the items, another is a human on fire; electric vehicle through voice recognition, give priority to the human body fire. They achieve the functional equivalent of simple fire-fighting robot. 【Key words】：fire engine 、hot light、STM32 MCU 、LM298ST178
火灾自动报警及消防联动控制系统设计说明 1、系统构成： (1)火灾自动报警系统 (2)消防联动控制 (3)火灾应急广播系统 (4)消防直通对讲电话系统 (5)漏电火灾报警系统 (6)大空间智能型灭火装置集中控制系统（消防水炮控制系统） (7)智能消防应急疏散照明指示灯系统 2.系统概况： （1）本工程为一类防火建筑.火灾自动报警的保护等级按特级设置.设控制中心报警系统和消防联动控制系统。 （2）.系统组成:火灾自动报警系统；消防联动控制系统；火灾应急广播系统；消防直通电话对讲系统；漏电火灾报警系统；大空间智能型灭火装置集中控制系统（消防水炮控制系统）；智能消防应急疏散照明指示灯系统。 3.消防控制室: （1）本工程的消防控制室设置在一层西侧，负责本工程全部火灾报警及联动控制系统，设有直接通室外的出口. （2）消防控制室可联动所有与消防有关的设备。 （3）消防控制室的报警联动设备由火灾报警控制主机、联动控制台、CRT显示器、打印机、广播设备、消防直通对讲电话设备、电源设备等组成。 （4）消防控制室可接收感烟、感温、可燃气体等探测器的火灾报警信号及水流指示器、检修阀、压力报警阀、手动报警按钮、消火栓按钮以及消防水炮的动作信号。 （5）消防控制室可显示消防水池、消防水箱水位，显示消防水泵等的电源及运行情况。 4.火灾自动报警系统： （1）本工程采用消防控制室报警控制系统，火灾自动报警系统按四总线设计。 （2）探测器：柴油发电机房、厨房、车库等处设置感温探测器，直燃机房设防爆型可燃气体探测器，其他场所设置感烟探测器。 （3）探测器安装：探测器与灯具的水平净距应大于0.2m；至墙边、梁边或其他遮挡物
绿化植树机器人设计 摘要： 这个机器人是针对大量绿色植树而设计的，利用机械四足作为其活动方式，机器人通过视频识别系统在有限范围内对地形与植被作出判断，然后通过自动行走系统移动到目标地点前面，再通过机械手取出携带的植物幼苗，通过这个可以360度旋转的机械臂进行种植工作，机械臂可以进行种植、培土、等工作。种植完成后还将用一层可分解的塑料薄膜覆盖植物幼苗，保证其在能够自行成长前的安全。 关键词： 绿化植树、四足行走、山坡作业、视频识别、机械臂操作 设计背景： 地球现在正面临着绿色植被在不断减少的危机，而人类也因为这样要面对日益严峻的环境问题。大量植树还原绿色植被是一个相当重要的手段来解决这个难题，但是依靠人力去做的话，效率始终不够高。所以在这里我想设计一个专门用于大作业量的绿化植树机器人。 设计思路： 这个机器人，是需要面对山坡这样的陡峭地形的，由于特殊的使用环境，机器人的活动方式要求能够灵活的应对颠簸不平的土地，机械四足需要能够根据不同的地势调整四足的高度，确保平稳的行走，这种活动方式才能使机器人轻松到达山崖大部分位置。移动起来必须十分的轻巧，以避免对其他植物的伤害。由于这个机器人对视频识别有着较高的要求，所以必须在这方面有所突破，同时当发现有杂草或者有害植物的时候，还可以通过高温蒸汽将其杀死，来保证种植的植物幼苗的生长。360度旋转的机械臂可以保证种植过程的顺利进行。 详细具体设计方案： 一．整体结构： 1.整个机器人分成上下两大部分，上部分是机械手臂，主要实现机器人的整个种植 操作，下部是机器人的机身和四足，包括：植物幼苗存放仓、红外线距离测量 仪、摄像头、电脑处理系统。 2.机器人是通过电力驱动的，所以必须携带储电池，也是安装在机身。 二．中央处理系统： 机器人的机身将安装一个中央处理系统，作为机器人的大脑，它主要调节机器人三 大系统：机械四足行走系统、机器人视觉系统、机械臂控制系统。中央处理系统要 接收和分析红外线距离测量仪、摄像头、机械臂传感器等反馈信息，以及控制四足 的行进系统、机械臂操作等。 三．机械四足行走系统： 1.机械四足的形状： 一开始的时候，我曾经很困惑于如何把握行走稳定与行走速度之间的平衡，后来设 想出仿人类四肢的关节加上圆形的脚盘这个方案，总体感觉可以满足行走的需要。 2.如何实现行进： 参考了机械小狗的设计，将机械四足连接在机器人的中央处理系统而成为一个整 体，接受中央处理系统的控制。每次改变一个机械足的位置，实现整个机器人的行
第１８卷第３期电子设计工程２０１０年３月Ｖ０１．１８Ｎｏ．３ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＤｅｓｉｇｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＭａｒ．２０１０ 智能灭火机器人的设计与实现 李小燕，陈帝伊，马孝义 （西北农林科技大学水利与建筑工程学院电气系，陕西杨凌７１２１００） 摘要：根据国际灭火机器人的比赛规则，给出灭火机器人的软硬件设计。该系统硬件设计是以嵌入式ＡＲＭ９６６Ｅ．Ｓ为核心，科学布置６个红外测距传感器，实现远红外火焰传感器组．能够快速精确检测环境。并采用双电源供电，直流电机驱动。而系统软件设计采用优化的避障、灭火算法。实验证明．该设计大大提高系统的实时性、快速性和可靠性。机器人搜寻４个房间并完成灭火用时８Ｓ左右．达到国际先进水平。 关键词：机器人；嵌入式系统；传感器；灭火机器人 中图分类号：ＴＰ３１ｌ文献标识码：Ａ文章编号：１６７４－６２３６（２０１０）０３—００５ｌ—０４ Ｄｅｓｉｇｎａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｆｉｒｅ－ｎｇｈｔｉｎｇｒｏｂｏｔ ＬＩＸｉａｏ－ｙａｎ。ＣＨＥＮＤｉ－ｙｉ，ＭＡＸｉａｏ－ｙｉ （ＥｌｅｃｔｒｉｃＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｏｌｌｅｇｅｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏｒｔｈＷｅｓｔＡ＆ＦＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｙａｎｓｔｉｎｇ７１２１００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｒｕｌｅｏｆｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｆｉｒｅ—ｆｉｇｈｔｉｎｇｒｏｂｏｔｒａｃｅ．ｔｈｅｈａ”ｄｗ呲ａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅ ｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｆｉｒｅ－ｆｉｇｈｔ－ ｉｎｇｒｏｂｏｔａ地ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．’ｎｌｅｈｌＬｒｄｗａｌ陀ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｂａｓｅｄｏｎｅｍｂｅｄｄｅｄＡＲＭ９６６Ｅ－Ｓ．Ｓｉｘｉｎｆｒａｒｅｄｄｉｓｔａｎｃｅｓｅｎ￥ｏｌ暗ａ弛ｄｉｓ—ｔｒｉｂｕｔｅｄｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃａｌｌｙａｎｄｔｈｅｓｅｃｔｉＯＨｏｆｆａｒ－ｉｎｆｒａｒｅｄｆｌａｍｅｓｅｎｓｏｌｔ篙ｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｃｒｅａｔｉｖｅｌｙ，ｗｈｉｃｈｒｅａｌｉｚｅｓｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｄｅ－ｔｅｅｔｉｎｇｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｑｕｉｃｋｌｙａｎｄａｃｃｕｒａｔｅｌｙ．Ｄｕａｌｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｓｏｌｕｔｉｏｎｉｓａｄｏｐｔｅｄ，ａｎｄＤＣｍｏｔｏｒｉｓｔａｋｅｎｆｉｔｓｄｒｉｖｅｒ．Ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｆｏｒｏｂｓｔａｃｌｅ－ａｖｏｉｄａｎｃｅａｎｄｆｉｒｅ?ｅｘｔｉｎｇｕｉｓｈｉｎｇ ａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎ ｓｏｆｔｗａｒｅｄｅｓｉｇｎ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｓｈｏｗ ｔｈａｔｔｈｅｒｅａｌ－ｔｉｍｅｃａｐａｂｉｌｉｔｙ，ｒａｐｉｄｉｔｙａｎｄｒｅｌｉａｂｉｈｔｙｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍａｒｅｌａｒｇｅｌｙｉｍｐｒｏｖｅｄｂｙｔｈｉｓｄｅｓｉｇｎ．Ｔｈｅｒｏｂｏｔｔａｋｅｓｅｉｇｈｔｓｅｃｏｎｄｓｔｏｓｅａｒｃｈｆｏｒｆｏｕｒｒｏｏｎｌｆｌａｎｄｆｉｎｉｓｈｅｓｆｉｒｅ．ｆｉｇｈｔｉｎｇ．ｗｈｉｃｈｒｅａｃｈｅｓｔｈｅｉｎｔｅｍａｔｉｏｎａｌａｄｖａｎｃｅｄｌｅｖｅｌ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒｏｂｏｔ；ｅｍｂｅｄｄｅｄｓｙｓｔｅｍ；ｓｅｎｓｏｒ；ｆｉｒｅ－ｆｉｇｈｔｉｎｇｒｏｂｏｔ 近年来。随着科技的迅速发展．智能机器人的研究在实 际应用中具有很大发展空间。机器人技术涉及人工智能、计 算机视觉、自动控制、精密仪器、传感和信息技术等领域，是 一门综合性很强的学科。代表一个国家的高科技发展水平【－１。 智能机器人是各国科学研究的重要方向删。机器人灭火比赛 是近几年国内外广泛开展的一项机器人竞赛。本文针对基于 嵌入式ＡＲＭ９内核的智能灭火机器人系统进行优化设计。 １系统硬件设计 机器人灭火比赛的目的是在图ｌ（尺寸单位：ｒａｍ）所示的 平面结构房子模型里。将蜡烛代替的火源随机地放于其中一 间．要求机器人快速无碰撞找到火源并将其熄灭。 为满足比赛的功能要求，本设计的灭火机器人硬件结构 由控制器、传感器模块、电源模块、驱动模块、灭火装置以及 声音模块等组成．其总体结构如图２所示。 １．１嵌入式系统 由于该系统设计所用传感器较多，传感器系统在整个灭火过程中不断采集环境信息，故要求控制器的核心必须对实收稿日期：２００９＿０７—２４稿件编号：２００９０ｒ７０８３ 基金项目：国家“８６３”计划（２００６ＡＡｌ００２０９） 图１比赛场地平面图 时任务具有很强的支持能力。因此。选用以嵌入式ＣＰＵＡＲＭ９６６Ｅ—Ｓ为核心的ＳＴＲ９１ｌＦＡＭ４４控制器．该器件具有３２位高端ＡＲＭ９处理器。实时处理信息的能力强，处理速度为１．１ＭＩＰＳ／ＭＨｚ，达到２倍以上ＡＲＭ７处理器的处理能力嘲。为 作者简介：李小燕（１９８５一），女，四川成都人。研究方向：智能机器人。 一５ｌ一
SDHT-18型排爆机器人 使 用 说 明 书 北京斯达恒通科技有限公司----------------------------------------------
中国*北京 名称：18型排爆机器人 品牌：斯达恒通 一、产品概述： ZSG-18型排爆机器人结构由行走机器人主体及控制系统组成。
行走机器人主体由箱体、电机、驱动系统、机械臂、云台支架、监视系统、照明灯、爆炸物销毁器底座、充电电池、牵引环等组成。 机械臂由大臂、伸缩臂、小臂、机械手抓组成，机械臂安装在腰盘上，腰盘直径220mm，大臂上安装有双电动撑杆和双气动撑杆；云台支架可折叠，其上安装有气动撑杆、摄像机、天线；监视系统由摄像机、监视器、天线等组成；在主体前、后部各安装有1组LED照明灯；系统使用DC24V 铅酸充电电池供电；控制系统由中央控制系统、控制箱等组成。 排爆机器人可选装配件：爆炸物销毁器、尾翼、无线发射天线、五金工具（含刀具、钩子、耙子、钻头、剪子）。 排爆机器人折叠后外形尺寸：宽650mm*长910mm（不含尾翼）*高500mm。 排爆机器人质量为：90kg（不含附件、包装、控制箱）。 二、应用环境 公共场所（地铁、机场、火车站、商场、会议中心等）可疑物品转移、销毁。 哑弹排除、路边炸弹排除、地雷排除等应用环境。 危险生化及有毒环境内物品抓取、转移。 灾后废墟环境内侦察、探测，物品抓取、转移。 核辐射环境内物品抓取、转移，简单探测、维修作业。
三、技术参数 1 移动速 度检验 排爆机器人最高移动速度≥1.5m/s 2 爬坡能 力检验 在与水平面夹角为45°的斜坡上， 操纵排爆机器人爬至坡顶；将爬坡 行走中的排爆机器人在中间任意位 置停机1次，机器人能稳定在坡面 上。 3 爬楼梯 能力检 验 排爆机器人无需外力辅助爬上、爬 下角度为45°楼梯。 4 平地越 过障碍 检验 在水平面上横向放置截面 320mm*320mm、长度＞800mm木方或 水泥方，操控排爆机器人能越过 5 通行宽 度检验 排爆机器人可通过宽度≤700mm的 路面 6 回转性 能检验 在水平水泥或沥青上，操纵机器人 可原地左右回转各360° 7 负载能 力检验 机器人负载能力≥140kg 8 拖拽能 力检验 排爆机器人拖拽能力不小于500N 9 手抓张 开尺寸 机械手手爪最大张开尺寸不小于 250mm
智能消防疏散指示系统的设计和实现 摘要：随着社会经济与城市化的飞速发展，建筑结构愈来愈错综复杂，建筑物 内疏散通道亦愈来愈复杂，火灾风险亦日益增加。智能消防疏散指示系统就是在 这种背景下产生的。 关键词：智能；消防疏散指示系统；设计 引言 智能消防疏散，就是“使疏散指示实现与火灾状况和疏散设施动作状况有关的性能化、智 能化的协同联动”。智能消防疏散在火灾事故发生时，能够根据火灾发生的地点、消防分区卷帘门的开启状况、烟雾蔓延方向及疏散通道的动态人流密度等因素，智能地为处于建筑物内 不同位置的个人快速、动态地建立一条安全、可靠、有序、畅通、有效的疏散指示标志路线。 1高层建筑火灾特点 1.1火灾蔓延速度快 由于高层建筑中楼梯间、管道井、电梯井、排气道等分隔层较多，一旦发生火灾，这些 通道就会成为火势蔓延的途径。另外，在火势将迅速向上蔓延时，由于室内的可燃物一般较多，同时高层建筑中大量采用可燃性的装修材料，一旦发生火灾，就会在极短时间内形成大 面积的可长时间燃烧的火灾。 1.2人员疏散困难 高层建筑层数较多，垂直距离较长，因而人员集中且疏散时间长，并且容易造成拥挤甚 至踩踏。在发生火灾时，火势和烟雾向上蔓延较快，会增加人员疏散的难度。同时登高消防 车的高度无法满足高层建筑安全疏散的需要，普通电梯在火灾发生时无法使用，也同样会严 重影响人员疏散。 1.3救援难度大 一般情况下，在高层建筑物发生火灾时，消防登高车通常难以达到失火楼层，主要是通 过室内楼梯或者是消防电梯登楼进行灭火，由于楼层高、灭火器材多，使登楼中的灭火救援 人员体力下降严重，容易影响灭火救援时间；火灾发生后，产生大量浓烟，致使室内能见度 下降，同样会影响救援行动。另外，在火势范围大、火势猛时，一些墙上或室内平顶的设施 会受热下落，危及救援人员和车辆器材的安全，加大了救援难度。 2智能消防疏散的基本要求 为了保证火灾发生时建筑物内人员顺利逃生和消防作业，智能消防疏散应满足以下要求：（1）能够与现有的消防联动系统一起智能化地联动工作[4]；（2）能够根据逃生现场的实际 状况，包括逃生者所处具体位置与实际火灾发生点之间的地理关联性、消防分区、烟雾蔓延 方向、疏散通道畅通状况等因素，自动制定出一条最优逃生路线[4]；（3）能够逐步远离起 火部位与火势蔓延区域，一步比一步安全，保证疏散路线安全可靠[2]；（4）能够按照具体 的最优逃生线路，及时、准确地对消防疏散指示灯具的指示方向进行动态调整，指导逃生者 迅速、有效逃生。 3智能消防疏散系统的构成 智能消防疏散系统，是利用消防报警控制器（主机）与智能网络技术，将火灾探测器、 消防联动系统、智能应急照明、智能疏散标志灯具、视频安防监控系统、实时天气数据采集 系统和其他通信设备等组成一个集中控制的智能网络系统。 以消防控制中心的消防报警控制器的电脑为主机，带地址编码的火灾探测器、消防应急 照明灯具、智能疏散标志灯具、时频安防监控、疏散通道内的风向传感器、消防联动设施、 视频监控设施、消防报警等元器件通过地址总线与数据总线与主机相连接，安装在建筑物上 的风速与风向传感器经数据总线实时将相关天气数据输入主机，由LED组成的智能疏散标志 灯具可通过主机改变指示方向。 在智能消防疏散系统中，消防报警控制器用以接收、显示和传递火灾报警信号，发生火 灾事故时，能根据火灾的实际状况及时地智能生成整个建筑物内的最优逃生路线，并能发出 控制信号改变、调整消防疏散指示灯的指示方向，同时通过自动消防灭火控制装置启动自动 灭火设备和消防联动控制设备，并能自动监视系统的正确运行和对特定故障给出声、光报警。
课题名称智能火灾报警系统的设计 课题来源教师拟定课题类型EX 指导教师XXX 学生姓名XXX 学号XXX 专业XXX 开题报告内容：（调研资料的准备，设计的目的、要求、思路与预期成果；任务完成的阶段内容及时间安排；完成设计（论文）所具备的条件因素等。） 一、调研资料的准备 智能火灾报警系统由触发器件、火灾报警装置、火灾警报装置及具有其他辅助功能的装置组成。随着电子技术和计算机技术的迅速发展，火灾自动报警系统的结构、形式越来越灵活多样，很难精确划分为几种固定的模式。火灾自动报警技术趋向于智能化系统，这种系统可组合成任何形式的火灾自动报警网络形式，既可以是区域报警系统，又可以是集中报警系统或控制中心报警系统形式。 所谓智能火灾自动报警系统，应当是：使用探测器件将火灾发生期间所产生的烟、温、光等信号以模拟量形式，连同外界相关的环境参数一起传送给报警器，报警器再根据获取的数据及内部存储的大量数据，利用火灾模型判据来判断火灾是否存在，这样的系统称为智能火灾自动报警系统。由于该系统为解决火灾报警系统存在的两个难题（误报、漏报）提供了新的方法和手段，并在处理火灾真伪方面表现出明显的有效性和创新性，这是火灾自动报警系统在技术上的飞跃。从传统型走向智能型，是国内外火灾自动报警系统技术发展的必然趋势。 二、设计目的 在发生火灾的情况下,通过温度传感器和烟雾传感器检测出信号,能够有效的、及时的自动报警 三、设计要求 1.查阅相关文献，熟悉课题任务、背景。 2.掌握温度传感器的工作原理。 3.以单片机为核心控制部件，当有传感器监测到烟雾信号时，控制电路启动报警装置，驱动蜂鸣器发出警报。 4.利用Protel进行原理图绘制，并进行Protus对其进行仿真。 5.毕业设计（论文）中心突出，内容充实，论据充分，论证有力，数据可靠，结构紧凑，层次分明，图表清晰，格式规范，字迹工整，结论正确。 四、设计思路
智能机器人设计报告 参赛者：庆东肖荣于腾飞 班级：级应用电子技术 指导老师：远明 日期：年月日 一、元器件清单： ，，，，，，，蜂鸣器，光敏电阻，光敏三极管，电阻、电容若干，超亮及普通发光管。二、主要功能： 本设计按要求制作了一个简易智能电动车，它能实现的功能是：从起跑线出发，沿引导线到达点。在此期间检测到铺设在白纸下的薄铁片，并实时存储、显示在“直道区”检测到的薄铁片数目。电动车到达点以后进入“弯道区”，沿圆弧引导线到达点继续行驶，在光源的引导下，利用轻触开关传来的电信号通过障碍区进入停车区并到达车库，完成上述任务后能够立即停车，全程行驶时间越少越好。 本寻迹小车是以有机玻璃为车架，单片机为控制核心，加以减速电机、光电传感器、光敏三极管、轻触开关和电源电路以及其他电路构成。系统由通过口控制小车的前进后退以及转向。寻迹由超亮发光二极管及光敏电阻完成，避障由轻触开关完成，寻光由光敏三极管完成。 并附加其他功能： ．声控启动 ．数码显示 ．声光报警 三、主体设计 车体设计 左右两轮分别驱动，后万向轮转向的方案。为了防止小车重心的偏移，后万向轮起支撑作用。对于车架材料的选择，我们经过比较选择了有机玻璃。用有机玻璃做的车架比塑料车架更加牢固，比铁制小车更轻便，美观。而且裁减比较方便！ 电机的固定采用的是铝薄片加螺丝固定，非常牢固，且比较美观。 轮子方案 在选定电机后，我们做了一个万向轮，万向轮的高度减去电机的半径就是驱动轮的半径。轮子用有机玻璃裁出来打磨光华的，上面在套上自行车里胎，以防止打滑。 万向轮 当小车前进时，左右两驱动轮与后万向轮形成了三点结构，这种结构使得小车在前进时比较平稳。
基于单片机的智能家居防火防盗 报警系统
随着社会的不断进步和科学技术、经济的发展，人们的生活水平得到很大的提高，人们愈加注重人身安全，因而也对防火防盗措施提出了新的要求。 本设计所做的智能家居控制系统包括室内信息智能监控功能、输入与实时显示功能、声光报警功能等。本文利用单片机结合传感器技术而开发设计了这一防火防盗报警系统。本设计采用DYP-ME003人体红外感应模块、18B20温度传感器和MQ_2烟雾传感器检测信号，然后将信号传送给单片机处理,实现声光报警。该系统通过按键对系统的温度和烟雾的浓度进行初始化设置，利用LED显示模块对系统的温度和烟雾的浓度进行实时显示。该系统结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉，具有一定的实用价值。 关键字：防火防盗报警 18B20 MQ_2 DYP-ME003 Abstract With society’s progress and development of science and technology, economy, people's living standard has been greatly improved. People pay more attention to personal safety, thus they put forward new requirements for the fire and security measures. In this design ,the intelligent family- house control system includes this function : indoor information intelligent monitoring , the input and real-time display ,sound and light alarm, and so on .The design is a fire and security system, which combines sensor technology with microcontroller. This design adopts the DYP-ME003 human body infrared sensor module,18b20 temperature sensor and MQ_2 smoke sensor to detection signal. These sensor send the signals to microcontroller process these signal and drive alarm circuit to achieve sound and light alarm .The fir temperature and smoke concentration are initialized in this system.,and are displayed in the LED display .The system has the advantages of simple structure ,stable performance ,conventional operation ,low price ,and has a certain practical value . Keywords : The fire and security system,18b20,MQ_2,DYP-ME003
摘要 在仓库设置火灾自动报警及灭火系统，这样在火灾初期可得到报警信号并能采取措施，从而防止火灾蔓延将火灾损失降到最小。本文重点讲述了火灾自动报警控制系统的设计概况，系统的构成等方面做了介绍，根据控制要求，对控制系统的分析给出I/O列表、控制梯形图以及程序的调试，并给出了调试过程和控制系统逻辑控制部分的方法。 关键词：火灾PLC 自动报警灭火系统
Abstract In the warehouse set up automatic fire alarm and fire extinguishing system, which can receive the alarm signals and can take measures in the initial stage of a fire,in order to prevent the spread of fire the fire damage to minimun. This paper focuses on the design of fire automatic alarm control system,system structure are introduced,according to the control requirements,debugging and analysis of control systems to I/O list,control of ladder diagram and the program,and presents the debug method of logic control part of the process and control system.矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。 KEY WORD:The fire PLC Automatic fire alarm and fire fighting system
机器人课程设计报 告
智能机器人课程设计 总结报告 姓名： 组员： 指导老师: 时间:
一、课程设计设计目的 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。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，并应用于实践。经过学习，具体掌握智能机器人的控制技术，并使机器人能独立执行一定的任务。 基本要求：要求设计一个能走迷宫(迷宫为立体迷宫)的机器人。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。要有走迷宫的策略（软件流程图）。对于走迷宫小车控制系统设计主要有几个方面：控制电路设计，传感器选择以及安放位置设计，程序设计 二、总体方案 2.1 机器人的寻路算法选择 将迷宫看成一个m*n的网络，机器人经过传感器反馈的信息感知迷宫的形状，并将各个节点的与周围节点的联通性信息存储于存储器中，再根据已经构建好的地图搜索离开迷宫的路径。这里可选择回溯算法。对每个网格从左到右，每个网格具有4个方向，分别定义。并规定机器人行进过程中不停探测前方是否有障碍物，同时探测时按左侧规则，进入新网格后优先探测当前方向的左侧方向。探测过程中记录每个网格的四个方向上的状态：通路、不通或未知，探测得到不同状态后记记录，同时记录当前网
格的四个方向是否已被探测过。若某网格四个方向全部探测过则利用标志位表示该网格已访问。为了寻找到从起点到终点的最佳路径，记录当前网格在四个方向上的邻接网格序号，由此最后可在机器人已探测过的网格中利用Dijkstra算法找到最佳路径。并为计算方便，记录网格所在迷宫中行号、列号。并机器人探索过程中设置一个回溯网格栈记录机器人经过的迷宫网格序号及方向，此方向是从一个迷宫网格到下一个迷宫网格经过的方向。设置一个方向队列记录机器人在某网格内探测方向的顺序。设置一个回溯路径数组记录需要回溯时从回溯起点到回溯终点的迷宫网格序号及方向。 考虑到迷宫比较简单，且主要为纵横方向的直线，可采用让小车在路口始终左转或者始终右转的方法走迷宫，也就是让小车沿迷宫的边沿走。这样最终也能走出迷宫。本次课程设计采用此方法。即控制策略为机器人左侧有缺口时，向左进入缺口，当机器人前方有障碍是，向右旋转180°，其余情况保持前进。 2.2 传感器的选择 由于需要检测机器人左侧和前方是否有通路，采用红外传感器对机器人行进方向和左侧进行感知。红外避障传感器是依据红外线的反射来工作的。当遇到障碍物时，发出的红外线被反射面反射回来，被传感器接收到，信号输出引脚就会给出低电平提示信号。本机器人系统的红外避障信号采用直接检测的方式进行，直接读取引脚电平。传感器感应障碍物的距离阈值能够经过调节
灭火机器人设计
毕业设计论文题目灭火机器人 专业名称机电一体化 学生姓名赵志祥 指导教师朱文琦 毕业时间 1
目录 第1章绪论 (2) 1.1 机器人产生的背景 (2) 1.2 灭火机器人设计的目的和意义 (3) 第2章系统设计方案研究 (4) 2.1 整体方案设计 (4) 2.2 硬件实现方案. (5) 2.3 软件总体设计方案......................................................................... (9) 第3章硬件单元电路设计 (10) 3.1 电源电路 (10) 3.2 微控制器模块的设计 (11) 3.3 电机驱动电路的设计 (15) 3.4 寻线电路的设计 (19) 3.5 火焰检测电路的设计 (24) 1
3.6 声音报警与灭火 (25) 第4章软件实现 (27) 4.1 软件开发平台介绍 (27) 4.2 主程序流程图 (28) 4.3 寻线程序流程图 (29) 4.4 灭火程序流程图 (29) 第5章统功能调试 (30) 结论 (33) 致谢 (34) 参考文献 (35) 1
附录 (36) 1
摘要 本设计主要灭火机器人的制作与研究，小车以单片机为控制核心，加以电源电路，机电驱动，光电传感电路，灭火风扇以及其它电路构成。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小车的前后移动和左右转向光电对管完成循迹和避障，光敏电阻传感器检测火焰，灭火风扇进行灭火。本设计制作的小车具有灭火功能，达到了实验现场灭火的目的，较好的完成了课题目标 关键词：传感器灭火机器人直流电机风扇 1
传感器排爆机器人设计 摘要: 通过各类传感器控制设计了排爆机器人机械臂精确定位并完成排爆任务。对角度传感器，压敏传感器，红外测距传感器等多种传感器进行了设计分析。 关键词: 排爆机器人; 机械臂; 传感器信息融合 本次设计提出如下机械臂设计任务:可以用轮子在平整的道路上以较高的速度行驶，其可伸缩手臂的活动半径为 4m ，最大仰角 87 °，肘能弯曲 90 °，腕部活动范围 160 °，手爪可旋转 360 °，手爪抓握力可达 54kg ；另外，手臂上装有一支半自动猎枪，可与激光指示器配合使用，能在 45m 远处发射，使弹丸命中直径为 2.5cm 的目标。 1 排爆机器人机械臂控制系统设计图 本次设计的机械臂是一个相对独立的机构，它由肩关节、大臂关节、肘关节、腕关节、爪关节等组成，排爆机器人机械臂装配图如图1 所示。 图1 排爆机器人机械臂装配图 2 排爆机器人机械臂所使用到的传感器 对排爆机器人而言，机械臂的手爪坐标中心能与爆炸物坐标中心对齐才是设计的主要目标。如图1 所示，机器人的臂、肘、腕及手爪的角度均由角度传感器测量得出。手爪上安装了测量抓举力的压敏传感器、测量手爪张开距离的红外测距传感器、测量手爪坐标中心与目标物体前
后距离的激光测距传感器以及安装在手爪上下的2 个摄像头。当这些传感器信息经过协处理器融合到视频图像中，系统依照图像上的坐标值就能正确定位当前手爪坐标中心与目标物中心坐标位置，操控手爪使其正确定位。 在图1的手爪上的传感器安装可以看出，手爪上装有摄像头，激光测距传感器，力敏传感器，红外测距传感器。排爆时，需要有良好的工作视野，应对突发武装威胁的能力，对排爆物的精准定位以及控制好排爆机器人的抓举力度。摄像头保证了排爆机器人在工作时能为工作人员提供周围环境的视野。半自动猎枪则可以应对突发的武装威胁。激光测距传感器有助于定位物体的距离与位置。力敏传感器，则保证了排爆机器人在排爆时能把握好力度顺利完成排爆工作。 排爆机器人装有半自动猎枪，装配的激光指示器起到了精准打击目标的作用。 激光目标指示器工作原理 激光发射装置、激光接收装置和光学观瞄装置的光轴是平行的,以保证所观察目标就是激光照射目标。光学观瞄装置是用于初始捕获目标的,当观察员从光学观瞄装置中发现目标并将目标锁定到视场中心时,由于观瞄装置的光轴与激光发射光轴和激光接收光轴是平行的,或者说光轴的偏差量非常小,为零点几毫狐度,因此由激光发射装置发射的激光将照射到观瞄装置中心所对应的位置。为了保证制导炮弹能够探测到目标反射的激光信号,激光目标指示器的工作距离约7、8km。 激光束以一定的频率照射目标,为了避免敌方的干扰,要对激光脉冲进行编码,常用的编码方式有脉冲调制码,变间隔码和精确频率码。脉冲调制码是对一定重复频率的脉冲激光信号进行调制的编码,调制的目的是让某个应该产生激光的脉冲不发射激光。变间隔码的激光脉冲间隔是按规律周期变化的。 结语 通过这次传感器排爆机器人设计，我了解到了人工排爆工作的艰难与危险，因此，传感器技术在排爆机器人上的应用有着非常重要的意义及价值。
湖北移动县市综合楼 弱电和消防系统标准化设计方案要点 为了搞好县市综合楼建设，2006-2008年，省公司制定和优化了县市新建综合楼标准化方案，对建设的各个专业提出了明确要求和费用标准。结合近几年工作经验，为了进一步完善县市综合楼弱电（安防及综合布线）和消防系统设计要点，在满足各项功能需求的情况下，杜绝弱电和消防工程建设标准和费用超越概算的情况，特总结归纳新建县市综合楼弱电和消防工程设计要点，作为对县市新建综合楼标准化方案的补充，请各单位在新建县市综合楼工程中遵照执行，在地市、县市综合楼改造工程中参照执行。 一、弱电和消防工程范围： 弱电系统：1、视频监控子系统 2、入侵报警子系统 3、综合布线子系统 4、门禁控制子系统 消防系统：1、消防自动报警子系统 2、应急照明及疏散指示子系统 3、干粉灭火器的设置 4、消防广播子系统 5、消防电话子系统 消火栓系统一般归入给排水工程，机房、基站气体灭火系统未列入综合楼建设项目，安装通信设备时，在相关项目中考虑。 二、各子系统的布点具体要求： 1、视频监控子系统布点要求
（1）分公司大院设置高速球型摄像机一台，监控整个大院情况； （2）分公司大门口设置固定式定焦摄像机一台，监视出入分公司的人员和车辆情况； （3）综合楼的出入口一楼设置定焦摄像机监视； （4）金库出入口设置一台定焦摄像机监视； （5）综合楼一层如有营业厅，则按每2个业务柜台设置一台定焦摄像机进行监视；特殊情况下可增加一台。大面积（500M2左右）的营业厅需设置一台高速球摄像机监视厅内情况； （6）综合仓库需设置高速球型摄像机一台，监视库内情况； 2、入侵报警子系统布点要求 （1）综合楼的出入口设置双鉴报警器（数量视出入口的数量而定）； （2）分公司围墙四周需设置对射式红外报警探测器； （3）综合楼财务室需设置双鉴报警器； （4）综合楼一层如有营业厅，则对该厅前后的门窗设置双鉴报警器进行报警封锁，每个营业柜台设置手动报警按钮一只； （5）综合仓库内设置双鉴报警器监视门、窗； 3、综合布线子系统 （1）信息点的设置按每个办公桌2个信息点、1个5孔电源插座（2孔和3孔各一个）进行设置。在此基础上，部门办公室可考虑多设1各信息点用于网络打印机。 （2）O A和BOSS点的设置： 营业厅内业务受理区所有柜台全部设置BS信息点，不设OA信息点；终端产品销售区、自助服务区、新业务体验区、营业厅办公室、VIP室、市场部、渠道中心、