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
陕西科技大学 2015 级研究生课程考试答题纸 考试科目机械制造与装配自动化 专业机械工程 学号1505048 考生姓名乔旭光 考生类别专业学位硕士
浅谈机器人智能控制研究 摘要：以介绍机器人控制技术的发展及机器人智能控制的现状为基础,叙述了模糊控制和人工神经网络控制在机器人中智能控制的方法。讨论了机器人智能控制中的模糊控制和变结构控制,神经网络控制和变结构控制,以及模糊控制和神经网络控制等几种智能控制技术的融合。并对模糊控制和神经网络控制等方法中的局限性作出了说明。 关键词:机器人；智能控制；模糊控制；人工神经网络 1 智能控制的主要方法 随着信息技术的发展，许多新方法和技术进入工程化、产品化阶段，这对自动控制技术提出崭新的挑战，促进了智能理论在控制技术中的应用，以解决用传统的方法难以解决的复杂系统的控制问题。 智能控制技术的主要方法有模糊控制、基于知识的专家控制、神经网络控制和集成智能控制等,以及常用优化算法有:遗传算法、蚁群算法、免疫算法等。1.1 模糊控制 模糊控制以模糊集合、模糊语言变量、模糊推理为其理论基础,以先验知识和专家经验作为控制规则。其基本思想是用机器模拟人对系统的控制,就是在被控对象的模糊模型的基础上运用模糊控制器近似推理等手段,实现系统控制。在实现模糊控制时主要考虑模糊变量的隶属度函数的确定,以及控制规则的制定二者缺一不可。 1.2 专家控制 专家控制是将专家系统的理论技术与控制理论技术相结合,仿效专家的经验,实现对系统控制的一种智能控制。主体由知识库和推理机构组成,通过对知识的获取与组织,按某种策略适时选用恰当的规则进行推理,以实现对控制对象的控制。专家控制可以灵活地选取控制率,灵活性高;可通过调整控制器的参数,适应对象特性及环境的变化,适应性好;通过专家规则,系统可以在非线性、大偏差的情况下可靠地工作,鲁棒性强。 1.3 神经网络控制 神经网络模拟人脑神经元的活动,利用神经元之间的联结与权值的分布来表
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
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910213961.3 (22)申请日 2019.03.20 (71)申请人 杭州申昊科技股份有限公司 地址 311121 浙江省杭州市余杭区仓前街 道龙潭路21号 (72)发明人 陈如申 黎勇跃 蔡兆祝 杨克己 (74)专利代理机构 北京国贝知识产权代理有限 公司 11698 代理人 柯俊 (51)Int.Cl. B25J 11/00(2006.01) B25J 9/12(2006.01) H02G 1/02(2006.01) (54)发明名称 一种巡检机器人 (57)摘要 本发明公开了一种巡检机器人，包括控制 箱、主支架、四连杆机构、行走机构和安全机构， 所述主支架的中部下侧设有所述控制箱，所述主 支架的两端上部设有所述四连杆机构，所述四连 杆机构的顶部侧面设有所述行走机构，所述行走 机构上设有所述安全机构。该巡检机器人，越障 能力强，爬坡角度大，结构稳固，体积小，质量轻、 行走时安全性好，控制精度高，实时性好，尤其是 方便调整，可以顺利越障， 提高越障的效率。权利要求书1页 说明书6页 附图8页CN 109773808 A 2019.05.21 C N 109773808 A
权 利 要 求 书1/1页CN 109773808 A 1.一种巡检机器人，其特征在于：包括控制箱、主支架、四连杆机构、行走机构和安全机构，所述主支架的中部下侧设有所述控制箱，所述主支架的两端上部设有所述四连杆机构，所述四连杆机构的顶部侧面设有所述行走机构，所述行走机构上设有所述安全机构。 2.根据权利要求1所述的一种巡检机器人，其特征在于：所述四连杆机构包括基座连杆、关节电机、升降杆驱动电机和升降支架，所述基座连杆的上部水平设置有升降杆驱动电机，所述基座连杆的下部竖直设置有关节电机，所述关节电机连接主支架，所述升降杆驱动电机连接有主动关节组件，所述主动关节组件连接于所述升降支架的上部，所述基座连杆的下部设有从动关节组件，所述从动关节组件连接于所述升降支架的下部。 3.根据权利要求2所述的一种巡检机器人，其特征在于：所述主动关节组件包括第一主动关节、第二主动关节和主动关节连杆，所述主动关节连杆的左端连接有第一主动关节，所述第一主动关节的中部套接升降杆驱动电机的输出轴，所述主动关节连杆的右端连接有第二主动关节，所述第二主动关节的中部套接于所述升降支架的上部。 4.根据权利要求2所述的一种巡检机器人，其特征在于：所述从动关节组件包括第一从动关节、第二从动关节和从动关节连杆，所述从动关节连杆的左端连接有第一从动关节，所述第一从动关节的中部套接于所述基座连杆的下部，所述从动关节连杆的右端连接有第二从动关节，所述第二从动关节的中部套接于所述升降支架的下部。 5.根据权利要求2所述的一种巡检机器人，其特征在于：所述升降支架呈倒“L”型，所述升降支架包括竖直杆部和水平杆部，所述竖直杆部的顶部侧面连接所述主动关节组件，所述竖直杆部的底部侧面连接所述从动关节组件，所述水平杆部侧部连接所述行走机构。 6.根据权利要求1所述的一种巡检机器人，其特征在于：所述行走机构包括驱动电机、联轴器、驱动轴和驱动轮，所述驱动电机安装于所述升降支架的下部，所述联轴器、驱动轴和驱动轮均设置有两副，所述驱动电机的两端均设有输出轴，所述联轴器连接所述联轴器，所述联轴器连接所述驱动轴，所述驱动轴连接所述驱动轮。 7.根据权利要求6所述的一种巡检机器人，其特征在于：所述驱动轴的外部套设有驱动轴外壳。 8.根据权利要求1所述的一种巡检机器人，其特征在于：所述安全机构包括安全卡座和锁紧装置，所述锁紧装置包括锁紧轮组件、锁紧轮杆、锁紧轮杠杆和锁紧轮电机，所述锁紧轮电机固定安装于所述安全卡座的侧部，所述锁紧轮电机的输出端铰接于锁紧轮杠杆的一端，所述锁紧轮杠杆的另一端连接于所述锁紧轮杆的中部，所述锁紧轮杠杆的中部设有支点杆，所述支点杆固定安装于所述安全卡座上，所述锁紧轮杆的两端设有锁紧轮组件。 9.根据权利要求8所述的一种巡检机器人，其特征在于：所述安全卡座靠近锁紧轮电机一侧的端部设有安全卡旋转轴，所述安全卡旋转轴连接有安全卡旋转电机，所述安全卡旋转电机的顶部设有安全卡旋转电机座，所述安全卡旋转电机座设置于行走机构上。 10.根据权利要求8所述的一种巡检机器人，其特征在于：所述锁紧轮组件包括U型锁紧轮轴承架、缩紧轮和缩紧轮轴，所述U型锁紧轮轴承架的下部通过紧固件固定安装于所述锁紧轮杠杆的两端，所述缩紧轮通过缩紧轮轴可旋转地安装于所述U型锁紧轮轴承架的内侧面上。 2
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
灭火机器人项目研制报告 宁夏吴忠市第三中学 一、研制名称：灭火机器人研制报告 二、研制目的： 随着社会的进步，机器人技术的不断发展使得机器人的应用领域不断扩展，从以往多应用于工业领域而渐渐融入人们的生活。通过组织学生参加机器人模型的设计、制作与演示，在学生中普及有关机器人技术的基础知识，使同学们在活动中发挥他们的创造性与能动性，培养学生利用机器人解决自然灾害的意识。人们常说：“水火无情”，火灾的发生造成了人们的财产损失与人身安全伤害，灭火机器人作为消防部队中的新兴力量，加入了抢险救灾的行列。在消防现场存在着爆炸、有害气体泄露、建筑坍塌及核辐射等众多不安全因素，为了解决在如此复杂环境中消防人员亲临火场时的人身安全问题，我们设计了这个灭火机器人，它的主要目的是使机器人能在一个规定的区域内自主搜索火源并实施灭火。灭火机器人的开发应用可以使消防人员不进入火场，通过消防机器人的自主灭火或消防人员的远程控制即可扑灭火灾。 三、研制内容、操作过程与步骤： (一)研制内容 1、设计来源： 火灾一直是人们面临的一大难题，各种各样的危险场所都会有不可避免的火灾出现，给社会以及人民群众的人身安全和财产安全造成了很多隐患，因此火灾的及时补救就成为了急需解决的问题。救火早一秒就少一些伤亡，也会少一些财产损失。尤其是对于一些封闭的场所，比如地下商场，消防车不易进入，消防人员在接到火灾报警时不能很快地到达现场，加之消防现场还存在着建筑坍塌，有害气体泄漏等不安全因素，对消防人员的人身安全造成了一定的危害。我们设计的灭火机器人在地下商场的基地放置，当检测到火源后，发出警报，并立即寻找火源的位置，用风扇扑灭火源。有些火灾区域对消防人员的生命可能造成危险的，消防人员可以通过远程控制扑灭火源进而减少人员伤亡。
机器人的控制 机器人控制系统是机器人的大脑，是决定机器人功能和性能的主要因素。机器人控制技术的主要任务就是控制工业机器人在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹、操作顺序及动作的时间等。具有编程简单、软件菜单操作、友好的人机交互界面、在线操作提示和使用方便等特点。 智能机器人控制的关键技术 关键技术包括： (1)开放性模块化的控制系统体系结构：采用分布式CPU计算机结构，分为机器人控制器(RC)，运动控制器(MC)，光电隔离I/O控制板、传感器处理板和编程示教盒等。机器人控制器(RC)和编程示教盒通过串口/CAN总线进行通讯。机器人控制器(RC)的主计算机完成机器人的运动规划、插补和位置伺服以及主控逻辑、数字I/O、传感器处理等功能，而编程示教盒完成信息的显示和按键的输入。 (2)模块化层次化的控制器软件系统：软件系统建立在基于开源的实时多任务操作系统Linux上，采用分层和模块化结构设计，以实现软件系统的开放性。整个控制器软件系统分为三个层次：硬件驱动层、核心层和应用层。三个层次分别面对不同的功能需求，对应不同层次的开发，系统中各个层次内部由若干个功能相对对立的模块组成，这些功能模块相互协作共同实现该层次所提供的功能。 (3)机器人的故障诊断与安全维护技术：通过各种信息，对机器人故障进行诊断，并进行相应维护，是保证机器人安全性的关键技术。 (4)网络化机器人控制器技术：目前机器人的应用工程由单台机器人工作站
向机器人生产线发展，机器人控制器的联网技术变得越来越重要。控制器上具有串口、现场总线及以太网的联网功能。可用于机器人控制器之间和机器人控制器同上位机的通讯，便于对机器人生产线进行监控、诊断和管理。 PID控制原理和特点 在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。 比例（P）控制 比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差。 积分（I）控制 在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入积分项。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例+积分(PI)控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。 微分（D）控制
说明书 试电笔 *[实用新型名称应简明、准确地表明实用新型专利请求保护的主题。名称中不应含有非技术性词语，不得使用商标、型号、人名、地名或商品名称等。名称应与请求书中的名称完全一致，不得超过25个字，应写在说明书首页正文部分的上方居中位臵。] [依据专利法第二十六条第三款及专利法实施细则第十八条的规定，说明书应对实用新型作出清楚、完整的说明，使所属技术领域的技术人员，不需要创造性的劳动就能够再现实用新型的技术方案，解决其技术问题，并产生预期的技术效果。说明书应按以下五个部分顺序撰写：所属技术领域；背景技术；发明内容；附图说明；具体实施方式；并在每一部分前面写明标题。] 所属技术领域 本实用新型涉及一种指示电压存在的试电装置，尤其是能识别安全和危险电压的试电笔。 [所属技术领域：应指出本实用新型技术方案所属或直接应用的技术领域。] 背景技术 目前，公知的试电笔构造是由测试触头、限流电阻、氖管、金属弹簧和手触电极串联而成。将测试触头与被测物接触，人手接触手触电极，当被测物相对大地具有较高电压时，氖管启辉，表示被测物带电。但是，很多电器的金属外壳不带有对人体有危险的触电电压，仅表示分布电容和/或正常的电阻感应产生电势，使氖管启辉。一般试电笔不能区分有危险的触电电压和无危险的感应电势，给检测漏电造成困难，容易造成错误判断。 [背景技术：是指对实用新型的理解、检索、审查有用的技术，可以引证反映这些背景技术的文件。背景技术是对最接近的现有技术的说明，它是作出实用技术新型技术方案的基础。此外，还要客观地指出背景技术中存在的问题和缺点，引证文献、资料的，应写明其出处。] 发明内容 [发明内容：应包括实用新型所要解决的技术问题、解决其技术问题所采用的技术方案及其有益效果。] 为了克服现有的试电笔不能区分有危险的触电电压和无危险的感应电势的不足, 本实用新型提供一种试电笔，该试电笔不仅能测出被测物是否带电，而且能方便地区分是危险的触电电压还是无危险的感应电势。 [要解决的技术问题：是指要解决的现有技术中存在的技术问题，应当针对现有技术存在的缺陷或不足，用简明、准确的语言写明实用新型所要解决的技术问题，也可以进一步说明其技术效果，但是不得采用广告式宣传用语。] 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：在绝缘外壳中，测试触头、限流电阻、氖管和手触电极电连接，设置一分流电阻支路，使测试触头与一个分流电阻一端电连接，分流电阻另一端与一个人体可接触的识别电极电连接。当人手同时接触识别电极和手触电极时，使分流电阻并联在测试触头、限流电阻、氖管、手触电极电路测试时，人手只和手触电极接触，氖管启辉，表示被测物带电。当人手同时接触手触电极和识别电极时，若被测物带有无危险高电势时，由于电势源内阻很大，从而大大降低了被测物的带电电位，则氖管不启辉，若被测物带有危险触电电压，因其内阻小，接入分流电阻几乎不降低被测物带电电位，则氖管保持启辉，达到能够区别安危电压的目的。 [技术方案：是申请人对其要解决的技术问题所采取的技术措施的集合。技术措施通常是由技术特征来体现的。技术方案应当清楚、完整地说明实用新型的形状、构造特征，说明技术方案是如何解决技术问题的，必要时应说明技术方案所依据的科学原理。撰写技术方案时，机械产品应描述必要零部件及其整体结构关系；涉及电路的产品，应描述电路的连接关系；机电结合的产品还应写明电路与机械部分的结合关系；涉及分布参数的申请时，应写明元器件的相互位臵关系；涉及集成电路时，应清楚公开集成电路的型号、功能等。本例“试电笔”的构造特征包括机械构造及电路的连接关系，因此既要写明主要机械零部件
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
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。
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：
智能机器人的控制技术前景分析 随着科学技术的发展，机器人控制技术也日渐成熟，不仅在力矩和位置控制等基础技术上有所进步，在智能化控制上也有显著提高。可是机器人基础控制技术尽管比较完善，但是想要得到进一步提升却有很大难度，因此，智能化发展成为了机器人控制技术的研发方向，该技术上突破会给基础控制技术的发展带来契机，本文重在研究机器人控制技术的发展方向及难度，希望本文内容能对机器人控制技术的研究带来帮助。 机器人技术一直是国内外科学家重点研究的课题，尤其是美国、日本等发达国家更是机器人研究能力较强的国家，他们对机器人的研究工作有近60年了，而且实现了编程机器人向智能化机器人的发展。他们经过多年研究总结，把机器人控制技术分为三大部分，分别是力矩技术、位置技术和智能技术，其中，力矩技术和位置技术是基础，智能技术是研究的发展方向，所以说，前者是基础技术，后者是重点技术，两者都要快速地向前发展。 1.机器人基础控制技术的重要性及所面临的技术难题 力矩技术和位置技术是机器人控制技术的基础，智能化技术是在这两种技术的基础上进行发展的，所以说，我们要想实现机器人智能化发展，就要先认识到力矩技术和位置技术的作用，了解到两种基础控制技术的重要性。 以前，在机器人基础控制技术中的研究重点是速度、位置和受力等要素，而随着科学技术的发展，控制技术又需要研究各种实用的系统技术，从而保证机器人基础控制技术更加完善。可以这样说，在当今时代，机器人基础控制技术已经达到了一定的水平，这给机器人控制技术的发展打下了坚实的基础，但是，对于作为基础技术中的力矩技术和位置技术来说，要想实现突破，却要依赖智能化技术的发展，因此，位置技术、力矩技术、智能技术三者是紧密联系和相互制约的，位置技术和力矩技术为机器人控制技术智能化发展打下了基础，智能化技术又为机器人基础控制技术的突破带来了机会。下面，我介绍一下机器人控制基础技术所面临的难题。 第一，机器人基础技术研发中存在技术难题。机器人系统设置和实际运动出现不一致问题，这个问题一直难以解决，这对位置技术和力矩技术来说是一个大的挑战。第二，数据模型不能解决机器人运动中的复杂问题。机器人在实际运行中遇到复杂问题时，数据模型就出现工作不正常现象，还有一些难以预见的问题，更是机器人控制基础技术难以解决的。第三，机器人基础控制技术系统不够完善。由于机器人基础控制技术都是建立在数字模型基础上的，该数字模型只是简单的力矩控制系统，根本不能完成复杂的指令，因此，机器人为了提高系统的性能，就需要增加设备来实现，这对基础控制系统来说难度很大。第四，机器人基础控制技术不能解决不确定对象的有关问题。机器人运行中会遇见很多不确定因素，由于这些不确定因素没有建立数字模型，因此，这些问题就难以靠基础控制技术来解决。所以说，机器人性能要想得到提高，光靠基础控制技术是难以实现的，
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
湖面清扫智能机器人的控制系统设计 1、引言 机器人是上个世纪中叶迅速发展起来的高新技术密集的机电一体化产品，它作为人类的新型生产工具，在减轻劳动强度、提高生产率、改变生产模式，把人从危险、恶劣的环境下解放出来等方面，显示出极大的优越性。在发达国家，工业机器人已经得到广泛应用。随着科学技术的发展，机器人的应用范围也日益扩大，遍及工业、国防、宇宙空间、海洋开发、紧急救援、危险及恶劣环境作业、医疗康复等领域。进入21世纪，人们已经越来越切身地感受到机器人深入生产、深入生活、深入社会的坚实步伐。机器人按其智能程度可分为一般机器人和智能机器人。一般机器人是指不具有智能，只具有一般编程能力和操作功能的机器人；智能机器人是具有感知、思维和动作的机器人。所谓感知即指发现、认识和描述外部环境和自身状态的能力，如装配机器人需要在非结构化的环境中认识障碍物并实现避障移动，这依赖于智能机器人的感觉系统，即各种各样的传感器；所谓思维是指机器人自身具有解决问题的能力，比如，装配机器人可以根据设计要求为一部复杂机器找到零件的装配办法及顺序，指挥执行机构，即指挥动作部分完成这部机器的装配；动作是指机器人具有可以完成作业的机构和驱动装置。由此可见，智能机器人是一个复杂的软件、硬件综合体。 机器人的核心是控制系统。机器人的先进性和功能的强弱通常都直接与其控制系统的性能有关。机器人控制是一项跨多学科的综合性技术，涉及自动控制、计算机、传感器、人工智能、电子技术和机械工程等多种学科的内容。 近年来，随着工业和其它服务行业的蓬勃发展，人们在重视其经济效益的同时却往往忽略了他们对环境的污染，人类赖以生存的水资源也不例外。水面污染对人类的水源构成很大的威胁，湖泊尤其是旅游胜地和市内人工湖泊，更是无法逃避漂浮物污染的厄运，举目可见各种日常消费品的包装物在湖面上漂浮。污染的加剧根治水污染。但是，水面污染的治理是一项艰难的长期任务，是全人类必须面对的共同问题。用人工清理水面漂浮物只是权益之计，有些危险水域人无法工作。很多发达国家致力于水面污染治理设备的研究，如石油清理设备，但只是用于大量泄露石油的清理。目前，我国研制的清理水面漂浮物的设备还未见报道，国外研制的也不多，并且价格昂贵，实现的功能也不尽人意。因此，开发一种性