智能灭火机器人的控制系统设计与实现

毕业设计（论文）题目智能机器人灭火功能的实现系别专业班级学生姓名学号指导教师年月智能机器人灭火功能的实现摘要：智能灭火机器人系统控制器模块以嵌入式微处理器ARM9为核心,传感器模块主要由红外测距传感器和远红外火焰传感器组构成,驱动器模块由大功率伺服直流电机和普通直流电机组成.依据沿墙行进规则和程序设计模块来完成机器人遍历房间、寻找火源并将其熄灭的程序编程.通过该设计完成的智能机器人系统可在8 s内完成任意房间的灭火,达到了国际先进水平,同时还提高了机器人运行的可靠性.我国科学家对机器人的定义是："机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器"。

智能机器人是 21 世纪新的热点,也是一个国家整体实力的显示。

智能机器人是一个多学科的综合，涉及机械设计和制造、传感器、控制与规划、电子电气、计算机与信息处理、通讯、能源、材料、系统工程。

AS-UII 是面向教育的新一代智能移动机器人。

AS-UII 有一个功能强大的微处理系统和传感器系统，而且它还能扩展听觉、视觉、和触觉，成为真正意义上的智能机器人。

关键词：智能机器人、灭火、AS-UIIThe realization of the function of intelligent robot fire Abstract:intelligent fire-extinguishing robot system controller module ARM9 processor with embedded microcontroller as the core, and sensor module mainly consists of infrared range-finding sensors and far-ir flame of sensor, the drive module by a high-power constitutes a servo dc motor and ordinary dc motor. According to travel along the wall design module rules and procedures to complete the robot to traverse the room, looking for fire and its out of the programming. Through the design of intelligent robot systems can be completed in August finish any room s. extinguishing, have reached the international advanced level, but also improve the operation reliability of the robot.The definition of Chinese scientists for robots is: "robot is a kind of automatic machines, what is different this machine has some of people or biological similar intelligence capabilities, such as perception and planning skills, action ability and synergy, is a kind of highly flexible automation machine". Intelligent robot is the 21st century new hot spot, also is a country overall strength display. Intelligent robot is a multidisciplinary integrated, involving mechanical design and manufacturing, sensor, control and planning, electrical and electronic, computer and information processing, communications, energy, materials, systems engineering.AS the UII is an education - a new generation of intelligent mobile robot. AS UII have a powerful - the micro processing system and sensor system, and it also can expand hearing, vision and touch, became a true sense of intelligent robot.Keywords:intelligent robot、put out the fire、AS UII目录前言 (6)第1章智能机器人AS-UII (7)1.1AS-UII的内部结构 (7)1.2AS-UII的控制按键部分 (7)1.3对AS-UII进行编程 (9)第2章传感器、微处理器与驱动器 (11)2.1智能机器人的三大要素 (11)2.2能力风暴的传感器及其处理电路 (12)2.2.1碰撞传感器 (12)2.2.2红外传感器 (15)2.2.3光敏传感器 (17)2.2.4麦克风 (17)2.2.5光电编码器 (18)2.2.6其他传感器 (19)第3章能力风暴编程 (21)3.1 让机器人动起来 (21)3.1.1在 VJC1.5 开发版窗口中编写流程图 (21)3.1.2保存源代码程序 (22)3.1.3程序下载 (22)3.1.4运行程序 (22)3.2让机器人感知环境信息 (22)3.2.1编写流程图 (23)3.2.2保存程序 (24)3.2.3程序下载 (24)3.2.4运行程序 (24)第4章能力风暴编程 (25)4.1 让机器人动起来 (25)4.2让机器人动起来 (26)4.3让机器人动起来 (27)致谢 (29)参考文献 (30)前言最近几十年中，大量的高层、地下建筑与大型的石化企业不断涌现。

目录前言 (3)1 绪论 (4)1.1 选题的背景及意义 (4)1.2 国外发展 (4)1.3 国内发展 (4)2 灭火机器人相关理论与技术基础 (5)2.1 灭火机器人相关理论 (5)2.2 基本特征 (5)2.2.1 可行性 (5)2.2.2 有效性 (6)2.2.3 国家主导 (6)2.2.4 必要性 (6)3 灭火机器人体系结构与系统组成 (6)3.1 电源模块 (7)3.2 驱动模块 (7)3.3 光电传感器模块 (7)3.4 火焰传感器模块 (7)3.5 主控制模块 (8)3.6 灭火风扇模块 (8)4 灭火机器人安全技术 (9)4.1 报警技术 (9)4.2 火源探测技术 (9)4.3 安全可靠性 (9)5灭火机器人的设计与实现 (9)5.1 灭火机器的设计 (9)5.2 材料的收集与功能 (10)5.3 灭火机器人电路图的设计 (11)5.4 电路焊接 (12)5.5 灭火机器人的组装 (13)5.6 灭火机器人的调试 (13)参考文献目录 (17)致谢 (18)智能灭火机器人的设计与实现摘要:在我国乃至世界经济发展的今天，机器人成为不可缺少的人类好帮手。

而智能灭火机器人是一种新型的机器人。

而本文就是针对灭火机器人制作与研究，机器人以AT89C52单片机为控制核心。

主要以电源模块、电机驱动模块、避障传感器模块、火焰传感器模块、灭火风扇模块等电路组合而成。

用电机驱动芯片驱动通过避障传感器控制小车前进、后退、左右转。

火焰传感器对火焰探测实现风扇对准火源。

来实现灭火风扇进行灭火。

本设计制作的灭火机器具有准确、有效、简易的灭火功能，从而实现了现场灭火的目的。

关键词：灭火；传感器；电机驱动前言在经济高速发展的时代社会，现在城市到处都是高楼大厦。

如果在几十层或更高层出现火灾或无法接近的火灾现场，这都给消防队员带来了巨大的救援工作。

这个时候消防部门需要一种特殊的灭火与救援设备，而智能灭火机器人正是两者兼具的设备。

基于单片机系统的无人环境灭火机器人的设计与实现一、背景介绍随着现代化城市的建设，大量高楼大厦的发展已经成为了城市化进程中的一个重要标志，但与此同时，高楼大厦在建筑结构方面的设计复杂度也随之增加，这就给防火工作带来了极大的挑战。

当前，传统的火灾处理方式主要由消防员进行，但由于高楼的高度和结构的复杂性，人工防火存在着一定的缺陷和局限性。

如今，随着无人技术的发展，无人环境灭火机器人越来越受到人们的关注，它可以解决高楼防火难题，为人们的生命安全提供切实的保障。

二、设计方案无人环境灭火机器人系统主要采用基于单片机的控制器实现智能控制，其中包括雷达传感器、控制器、电池等组件。

在机器人的底部安装有两个轮子和一个悬挂支架，支架上安装有一种消防喷洒器械，当机器人探测到火焰时，机器人会自动移动到火灾现场并开始进行灭火。

机器人底部材料应该由具有良好散热性和高强度的金属制成，以确保机器人的稳定性和使用寿命。

三、实现流程1. 雷达传感器探测到火灾场景信号2. 控制器接收到输入信号进行信号处理3. 控制器根据处理结果控制机器人移动至火灾场景进行灭火4. 机器人利用喷洒器械进行喷洒，将消防液体喷洒至火场上以达到灭火的目的5. 当火场被消灭后，机器人自动返回基地并待机四、关键技术1. 火灾场景的探测技术：机器人所使用的探测技术必须能够精准地探测到火灾位置和范围。

此处可以采用红外线、热成像和光学技术，使机器人可以迅速准确地找到并灭火火源。

2. 智能控制技术：基于单片机实现智能控制，包括机器人方向控制、喷洒控制等功能的实现。

3. 机器人结构设计技术：机器人底部的材料应该具有良好的散热性和高强度，机器人的重量、体积、稳定性等方面都需要进行充分考虑和设计。

4. 喷洒器械设计技术：喷洒器械需要具备高效喷洒、均匀喷洒等特点，同时需要考虑机器人悬挂装置的稳定性和支撑能力。

五、总结此设计可以有效地替代传统的人工消防灭火，为高层建筑提供更好的消防保障。

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—０４Ｄｅｓｉｇｎａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｆｉｒｅ－ｎｇｈｔｉｎｇｒｏｂｏｔＬＩＸｉａｏ－ｙａｎ。

ＣＨＥＮＤｉ－ｙｉ，ＭＡＸｉａｏ－ｙｉ（ＥｌｅｃｔｒｉｃＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｏｌｌｅｇｅｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏｒｔｈＷｅｓｔＡ＆ＦＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙａｎｓｔｉｎｇ７１２１００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｒｕｌｅｏｆｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｆｉｒｅ—ｆｉｇｈｔｉｎｇｒｏｂｏｔｒａｃｅ．ｔｈｅｈａ”ｄｗ呲ａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｆｉｒｅ－ｆｉｇｈｔ－ｉｎｇｒｏｂｏｔａ地ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．’ｎｌｅｈｌＬｒｄｗａｌ陀ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｂａｓｅｄｅｍｂｅｄｄｅｄＡＲＭ９６６Ｅ－Ｓ．Ｓｉｘｉｎｆｒａｒｅｄｄｉｓｔａｎｃｅｓｅｎ￥ｏｌ暗ａ弛ｄｉｓ—ｔｒｉｂｕｔｅｄｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃａｌｌｙａｎｄｔｈｅｓｅｃｔｉＯＨｏｆｆａｒ－ｉｎｆｒａｒｅｄｆｌａｍｅｓｅｎｓｏｌｔ篙ｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｃｒｅａｔｉｖｅｌｙ，ｗｈｉｃｈｒｅａｌｉｚｅｓｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｄｅ－ｔｅｅｔｉｎｇｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｑｕｉｃｋｌｙａｎｄａｃｃｕｒａｔｅｌｙ．Ｄｕａｌｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｓｏｌｕｔｉｏｎｉｓａｄｏｐｔｅｄ，ａｎｄＤＣｍｏｔｏｒｉｓｔａｋｅｎｄｒｉｖｅｒ．Ｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｆｏｒｏｂｓｔａｃｌｅ－ａｖｏｉｄａｎｃｅａｎｄｆｉｒｅ·ｅｘｔｉｎｇｕｉｓｈｉｎｇｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｓｏｆｔｗａｒｅｄｅｓｉｇｎ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｒｅａｌ－ｔｉｍｅｃａｐａｂｉｌｉｔｙ，ｒａｐｉｄｉｔｙａｎｄｒｅｌｉａｂｉｈｔｙｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｌａｒｇｅｌｙｉｍｐｒｏｖｅｄｂｙｔｈｉｓｄｅｓｉｇｎ．Ｔｈｅｒｏｂｏｔｔａｋｅｓｅｉｇｈｔｓｅｃｏｎｄｓｔｏｓｅａｒｃｈｆｏｒｆｏｕｒａｎｄｆｉｎｉｓｈｅｓｆｉｒｅ．ｆｉｇｈｔｉｎｇ．ｗｈｉｃｈｒｅａｃｈｅｓｔｈｅｉｎｔｅｍａｔｉｏｎａｌａｄｖａｎｃｅｄｌｅｖｅｌ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｏｂｏｔ；ｅｍｂｅｄｄｅｄｓｙｓｔｅｍ；ｓｅｎｓｏｒ；ｆｉｒｅ－ｆｉｇｈｔｉｎｇｒｏｂｏｔ近年来。

基于单片机的智能灭火报警机器人设计和实现摘要随着科技的发展、社会的进步，人类不断创造着奇迹，工业的生产跟管理一步一步的前进，不断的创新。

多数控制和管理走进了自动化、信息化、智能化，智能化已经变成了科技发展的主要技术。

在很多工厂车间、工作现场环境比较恶劣的时候，人工不能完成的任务像货物的运输，寻找火源，灭火等，可以采用智能机器人来完成相应的任务，不但省时间，而且省人力。

根据工厂车间的实际日常需要，维持车间的正常运转，研究跟开发智能灭火报警机器人便具有了重大的意义。

本设计主要研究了智能的消防技术，智能机器人以AT89C52单片机为MCU，加上电源电路、驱动电路、火焰传感电路、红外传感器、灭火风扇、蜂鸣器以及其他电路组成。

电源电路为机器人正常工作提供了所需要的电能，驱动电路为机器人提供了可控制的移动，火焰传感电路是发现火源的主要硬件，红外传感器主要判断路况，灭火风扇完成灭火，蜂鸣器用来报警。

本作品对硬件组成进行了设计，并编写了软件程序框图，设计的机器人具有简单的灭火功能，实现了现场灭火。

关键词：AT89C52，驱动模块，单片机，火焰传感器IAbstractDesign of Intelligent of Elimination of FlameAlarm Robot on MCUAbstractWith the development of science and technology, social progress, human beings continue to create miracles with the management of industrial production forward step by step , and constant innovation . Most of the control and management into the automation, information, intelligence , intelligence has become a major technical technological development. In many factory workshop, job site environment is bad , I can not complete the task as artificial transport of goods , looking for the source of fire , fire , etc. , you can use intelligent robots to accomplish the task , not only save time, but also the provincial manpower. According to the actual needs of the factory floor daily to maintain the normal operation of the plant , with the development of intelligent fire alarm research robot will have a great significance.The intelligent design of the main study fire protection technology , intelligent robots to AT89C52 microcontroller MCU, plus the power supply circuit , driver circuit, flame sensing circuit , infrared sensors, fire fans, buzzers , and other circuit components. Providing the power to work the robot needs, provides the driving circuit of the mobile robot can be controlled , the flame sensing circuit hardware is found primarily an ignition source , the main infrared sensor to judge the road, the fire extinguishing power supply circuit for the fan to complete , with the buzzer to the police. The work on the hardware components were designed and prepared a block diagram of a software program to design robots with simple extinguishing function to achieve a live fire.Key words: The AT89C52，Driver Module，MCU，Flame sensor目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章　绪论 (1)1.1智能灭火报警机器人的设计背景和意义 (1)1.2智能灭火报警机器人的目标 (1)1.3主要内容 (1)第2章　智能灭火机器人系统设计介绍 (2)2.1智能报警灭火机器人系统功能概述 (2)2.2系统工作原理 (2)2.3系统整体方案选择 (3)2.3.1 MCU的选择 (3)2.3.2 传感器的选择 (4)2.3.3 电源模块的选择 (5)2.4系统硬件总体设计 (6)2.5系统软件总体设计 (6)2.6本章小结 (6)第3章　系统硬件设计 (7)3.1电源模块 (7)3.2AT89C52与核心模块 (7)3.2.1AT89C52单片机介绍 (7)3.2.2 AT89C52最小系统硬件电路 (9)3.3电机驱动电路的设计 (9)3.4循迹与控制电路 (12)3.5.1红外测温传感器 (14)3.5.2红外测温传感器引脚 (15)3.6蜂鸣器报警电路 (16)3.7灭火风扇设计 (17)第4章　系统软件设计 (18)4.1软件开发平台介绍 (18)4.2PWM（脉宽调制） (18)4.3软件设计思路 (19)4.4系统主程序流程图 (20)4.5循迹程序流程图 (20)4.6电机驱动模块流程图 (21)4.7报警及灭火控制程序 (23)4.8避障程序流程图 (24)4.9本章总结 (25)第5章　系统功能调试 (26)5.1测试仪器及设备 (26)5.2功能测试 (26)5.2.1电源线路连接测试 (26)5.2.2 循迹功能测试 (26)5.2.3 避障功能测试 (27)5.2.4 灭火及报警功能测试 (27)5.3调试心得 (27)第6章　系统部分模块代码 (28)6.1初始化程序代码 (28)6.3延迟函数代码 (29)第7章　结　论 (30)参考文献 (31)致谢 (32)附录A (33)附录B (35)第1章　绪论1.1 智能灭火报警机器人的设计背景和意义在现实生活中，火灾是非常普遍的，被称作是三大自然灾害之一。

文章编号：1673-887X(2023)03-0027-03可精准灭火的智能机器人设计成慧翔，马艳娥，张强，陈宇光，王亦敏（晋中信息学院，山西太谷030800）摘要可精准灭火的智能机器人以单片机为控制核心，控制无刷电机实现机器人的行走功能，再通过多传感器及摄像头作为侦查火源的装置对现场数据信号进行采集并定位着火点，最终通过消防机器人的自主灭火或消防人员的远程控制机器人行进并自动搬取和抛扔灭火弹灭火，实现了自动寻找火源并灭火、自动避障等功能，对于保证农业农村消防安全，在发现火情后及时处置有重要作用。

文章阐述了可精准灭火的智能机器人的设计思路和实现方法，具备一定的实用价值和推广价值。

关键词STM32F407ZET6最小系统；激光测距；避障；灭火机器人中图分类号TP242.6文献标志码A doi:10.3969/j.issn.1673-887X.2023.03.010Intelligent Robot That Can Put Out Fire AccuratelyCheng Huixiang,Ma Yan'e,Zhang Qiang,Chen Yuguang,Wang Yimin(Jinzhong College of Information,Taigu030800,Shanxi,China)Abstract：It can automatically find the fire source in the designated area and throw fire bomb to extinguish the fire.With the single chip processor as the core,the robot control the gear motor function of walking robot by multiple sensors and cameras as investiga‐tion of fire device for field data signal acquisition and positioning of ignition,eventually marched through remote control robot and automatically move and thrown grenade fire extinguishing,implements the automatic looking for fire and fire extinguishing,automat‐ic obstacle avoidance,and other functions.This paper describes the application status and prospect,design ideas and implementation methods of intelligent robot that can accurately fire.In the future,more fire fighting and rescue functions can be added on the basis of this design,which can play an important auxiliary role in the fire fighting process and has certain practical value and promotion value.Key words：STM32F407ZET6minimum system,laser ranging,obstacle avoidance,fire-fighting robot近年来，春耕农事生产用火增多，火情呈多发频发态势，农业农村防灭火形势严峻。

本科毕业设计（论文）题目：救援机器人控制系统设计学生姓名学号教学院系专业年级指导教师职称完成日期摘要本文介绍了一种基于装载了dsp芯片的大学版智能机器人的灭火控制系统。

该系统采用了大学版智能小车MT-UROBOT为硬件平台，因为其是专门为大学进行课程教学、工程训练、科技创新以及研究服务的新型移动智能机器人，有一个功能很强的CPU和一组灵敏的传感器，它不仅可以对外部环境做出敏锐的反应，而且还可以与你进行交流，具有良好的人机界面。

灭火控制装置是以小车为平台与电子开关协同来控制风扇，用ROBOT-X编写程序的一套控制系统。

本设计中的机器人模块突出的扩展性能，高速的处理系统，使得灭火控制系统方案与方式多种多样，配套的ROBOT-X编程软件拥有由浅入深的流程图、C语言2种语言实现功能，除此之外汇编语言编程环境也是我们大学版智能机器人的重要特色。

在本次设计中，硬件电路电子开关除了可以控制小车风扇外，还可以通用在众多有关电子方面的电路中。

本设计中还考虑到小车自身对风扇的供电不足，外置了独立的供电电源，以及对小车输出的控制信号存在的电压不足的问题，也设置了提高电压的电路，使小车与风扇能够正常的运行。

该智能机器人可以用于灭火、救援等危险作业。

关键词：智能机器人；控制系统；风扇；电压AbstractThis paper introduces a loaded dsp chip based on the university version of Smart car in the fire control system. The system uses the university version of Smart car MT-UROBOT as the hardware platform, because it is designed for University teaching, engineering training, technology innovation and research services in the new mobile intelligent robot, a functional strong CPU and a set of sensitive sensors, which can not only make a sharp response to the external environment, but also to communicate with you, good man-machine interface. Fire control car as a platform based on collaboration with the electronic switch to control the fan, with the ROBOT-X programming of a control system.The design of the car highlight the scalability, high-speed processing systems, making fire control system programs and a variety of ways, supporting the ROBOT-X programming software has a progressive approach to the flow chart, C Language 2 language features, addition Assembly language programming environment outside the university version of our important feature of intelligent robots. In this design, the hardware circuits of electronic switches to control the car in addition to the fan, but also can be common in many areas related to electronic circuits. The design also takes into account the car's own power supply shortage of fans, external independent power supply, and the existence of car control signal output voltage shortage, but also increase the voltage of the circuit is set so that car with the fan to normal operation.Keywords: smart car; control system; fan; voltage目录1绪论 (5) (5) (5) (5) (6)2总体设计方案 (7) (7) (7)3救援灭火机器人的组成 (8) (8)MT-UROBOT的电池 (8) (10)控制部分 (11) (12) (13) (14)4硬件连接与软件编程 (17) (17) (18) (18) (22)5机器人灭火 (23) (23) (25) (25) (26) (29) (30) (31) (33)6结论 (34)谢辞 (35)参考文献 (35)附录 (37)附录1：ROBOT-X编程软件函数库 (37)附录2：本设计小车相关控制器件与控制卡技术指标 (39)附录3相关传感器技术指标 (42)附录4传感器接线 (43)1绪论近年来，我国石化等基础工业有了飞速的发展，在生产过程中的易燃易爆和剧毒化学制品急剧增长，由于设备和管理方面的原因，导致化学危险品和放射性物质泄漏、燃烧爆炸的事故增多。

设计应用esign & ApplicationD消防灭火机器人控制系统的设计与研究*Design and research on control system of fire fighting robot李晓贤1，侯 健1，王 奔1，杜梦岩1，贾 阳2（1.西安中核核仪器有限公司，西安 710061；2.西安邮电大学，西安 710121）摘 要：针对诸如石油化工、油罐区、大型仓库、公路隧道、高层建筑等特殊场所灭火困难的问题，设计了一款消防灭火机器人，其控制系统包括Android手机客户端和基于PIC的控制器，两者通过带路由器的WiFi模块通信，控制器选用PIC18F46K22单片机作为主控芯片，采用安装在机器人的视频摄像头、姿态检测的陀螺仪和红外避障传感器，实现对左右行走轮驱动电机和灭火剂喷洒方向控制电机等执行机构的控制，行走自动纠偏采用PID控制算法，从而实现对消防灭火机器人的远程控制，达到精准及时灭火的目的，对提高消防机器人的机电一体化、自动化及智能化具有重要意义。

关键词：消防灭火机器人；电机控制；自动纠偏；PID控制；智能化*基金项目： 1.西安市科技计划项目，2019年度高校人才服务企业项目计划，GXYD17.12；2.火灾科学国家重点实验室开放课题（HZ2019-KF12）0 引言众所周知，火灾不仅危及财产安全，还会给人们的生命安全带来巨大的损失，因此如何预防火灾及快速有效灭火显得极为重要。

对于一些特殊场合[1]，如石油化工、油罐区、大型仓库、建筑物等在火灾发生时会产生大量热量、烟雾和有毒有害气体，且顶部建筑结构易坍塌，造成消防装备及人员无法靠近；呈圆筒状结构的公路隧道、高层建筑、地铁场所，易产生“烟囱”效应，加剧火灾蔓延；大跨度钢结构建筑的冷库，因其隔热防潮性能好，见光率大，出入口少且空间密闭，这些都是灭火救援的难题[2]。

针对以上危险区域，若火灾发生时没有有效的消防应急预案、合适的灭火救援设施及装备，消防员强行进入火灾现场采取灭火行动，不仅达不到预期效果，而且还会给救援人员的生命安全带来严重威胁[3]。

《智能消防机器人研究与设计》一、引言随着科技的飞速发展，智能消防机器人成为了现代消防技术领域的研究热点。

面对火灾的复杂性和危害性，智能消防机器人以其高效率、高精度和强适应性的特点，在灭火救援中发挥着越来越重要的作用。

本文将介绍智能消防机器人的研究背景、意义及国内外发展现状，重点探讨其设计与技术实现。

二、研究背景与意义火灾是威胁人类生命财产安全的重要灾害之一。

传统的灭火方式主要依靠消防员和消防设备，但在复杂、恶劣的火场环境中，消防员的人身安全难以得到保障。

因此，研究智能消防机器人具有重要的现实意义。

智能消防机器人可以替代消防员进入危险区域进行灭火、救援和侦察，有效降低人员伤亡和财产损失。

同时，智能消防机器人的应用还可以提高灭火救援的效率和精度，为消防工作提供强有力的技术支持。

三、国内外发展现状目前，国内外在智能消防机器人领域的研究与应用取得了一定的成果。

国内方面，许多高校、科研机构和企业纷纷投入到智能消防机器人的研发中，取得了一系列具有自主知识产权的成果。

国外在智能消防机器人的研究方面也取得了显著的进展，尤其是在机器人技术、传感器技术、人工智能等领域的应用，为智能消防机器人的发展提供了强有力的技术支持。

四、设计与技术实现1. 机械结构设计智能消防机器人的机械结构设计是整个系统的基础。

设计时需考虑机器人的尺寸、重量、运动性能、承载能力等因素，以满足在复杂火场环境中的运动和作业需求。

同时，还需考虑机器人的防水、防尘、耐高温等性能，以确保其在恶劣环境下的稳定运行。

2. 传感器系统设计传感器系统是智能消防机器人的“感官”，对于实现机器人的自主导航、目标识别、火情判断等功能具有重要意义。

设计时需根据实际需求选择合适的传感器，如红外传感器、烟雾传感器、气体传感器等，并合理布置传感器，以提高其感知能力和响应速度。

3. 控制系统设计控制系统是智能消防机器人的“大脑”，负责实现机器人的各种功能。

设计时需考虑控制系统的稳定性、可靠性和实时性，以确保机器人在复杂环境下的稳定运行。

智能消防机器人控制系统的设计与实现摘要:面对日益严峻的消防安全问题，本文根据实际应用的需求，设计出一种基于 STM32F103 单片机的监控、数据采集、消防等多功能于一体的智能消防机器人。

完成了消防机器人的机械结构、控制系统硬件和软件设计，智能消防机器人已经设计完成，经测试得出机器人功能多、智能化强、实用性强、运行稳定等特点。

关键词:红外视觉；STM32F103；智能消防机器人；控制系统；Abstract:In the face of increasingly severe fire safety issues, this paper designs an intelligent fire-fighting robot based on STM32F103 single-chip monitoring, data acquisition, fire protection and other functions in accordance with the needs of practical applications. The mechanical structure, control system hardware and software design of the fire-fighting robot have been completed. The intelligent fire-fighting robot has been designed and completed. After testing, the robot has many functions, strong intelligence, strong practicability and stable operation.Key words: infrared vision; STM32F103; intelligent fire fighting robot; control system;0 引言消防和人员救援仍然是当今消防领域的问题，随着先进工业技术和自动化技术的发展，智能消防机器人应运而生。

基于Arduino控制器的智能灭火救援机器人的设计与开发智能灭火救援机器人是一种能够利用先进技术进行灭火和救援操作的智能化机器人，它可以帮助救援人员减轻负担，提高救援效率，降低灾害事故的发生，对保护人员生命和财产具有重要意义。

本文将重点介绍基于Arduino控制器的智能灭火救援机器人的设计与开发。

一、智能灭火救援机器人的功能需求智能灭火救援机器人的功能需求主要包括以下几个方面：1. 灭火功能：具备灭火功能，可以有效扑灭起火点，保护人员和财产安全。

2. 救援功能：能够进行救援操作，例如搜救被困群众或救援受伤人员。

3. 智能化操作：具备自主识别、规划路径、智能避障等智能化操作能力。

4. 远程控制：支持远程控制操作，可以在危险环境下安全操作。

5. 多传感器监测：具备多传感器监测能力，实时监测环境数据，提供数据支持。

二、智能灭火救援机器人的设计方案为了满足上述的功能需求，我们设计了一种基于Arduino控制器的智能灭火救援机器人，其主要设计方案包括以下几个方面：1. 外观设计：智能灭火救援机器人采用轮式底盘设计，可以灵活移动，在火灾现场进行灭火和救援操作。

外壳采用防火材料制作，能够抵御高温和火焰侵袭。

2. 灭火装置：机器人装备有灭火装置，可以利用水、泡沫等灭火剂进行灭火操作，有效扑灭火灾。

3. 救援装置：机器人装备有机械手臂和夹爪，可以进行救援操作，搜救被困群众或救援受伤人员。

4. 控制系统：机器人采用Arduino控制器作为主控制系统，通过编程实现各种功能操作。

5. 传感器系统：机器人配备有距离传感器、温度传感器、烟雾传感器等多种传感器，可以进行环境数据的实时监测。

三、智能灭火救援机器人的开发过程智能灭火救援机器人的开发主要包括机械结构设计、电路设计、控制系统编程、传感器系统集成等多个方面。

在机械结构设计方面，我们采用了CAD软件进行三维建模设计，确定了机器人的外观和结构参数；在电路设计方面，我们设计了电源管理系统、传感器接口电路、执行器控制电路等多个电路模块；在控制系统编程方面，我们使用Arduino IDE软件进行编程，实现了机器人的各种操作功能；在传感器系统集成方面，我们进行了多次测试和调试，确保传感器系统的正常工作。

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[2-4]。

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1（尺寸单位：mm ）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STR911FAM44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[5]。

为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:TP311文献标识码:A文章编号:1674-6236（2010）03-0051-04Design and implementation of intelligent fire -fighting robotLI Xiao -yan ，CHEN Di -yi ，MA Xiao -yi（Electric Department of College of Water Resources and Architectural Engineering ，NorthWest A&F University ，Yangling 712100，China ）Abstract:According to the rule of international fire -fighting robot race ，the hardware and software design of the fire -fight -ing robot are presented.The hardware structure is based on embedded ARM966E -S.Six infrared distance sensors are dis -tributed scientifically and the section of far -infrared flame sensors is designed creatively ，which realizes the function of de -tecting environment quickly and accurately.Dual power supply solution is adopted ，and DC motor is taken as driver.The optimized algorithms for obstacle -avoidance and fire -extinguishing are introduced in software design.The experiments show that the real -time capability ，rapidity and reliability of the system are largely improved by this design.The robot takes eight seconds to search for four rooms and finishes fire -fighting ，which reaches the international advanced level.Key words:robot ；embedded system ；sensor ；fire -fighting robot收稿日期:2009-07-24稿件编号:200907083基金项目:国家“863”计划（2006AA100209）作者简介:李小燕（1985—），女，四川成都人。

智能灭火机器人硬件电路设计及实现经过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[1]。

人工智能也称机器智能，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。

智能机器人技术综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，集成了多学科的发展成果，代表高技术的发展前沿[2]。

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[1]。

人工智能也称机器智能，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。

智能机器人技术综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，集成了多学科的发展成果，代表高技术的发展前沿[2]。

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，各种智能机器人比赛也成为国内外广泛推广和发展的一种竞技项目。

智能机器人灭火比赛由美国三一学院于1994年创办，目前已成为全球规模最大、普及程度最高的全自主智能机器人大赛之一。

硬件电路是智能灭火机器人整体的核心骨架，其参数性能及设计的合理性直接决定了智能灭火机器人的性能。

本文完成了基于ARM9内核[3]的智能灭火机器人的硬件电路的设计与实现。

1 硬件电路的总体设计灭火比赛的任务是在一封闭房间模型中，随机在其中一个房间里放置蜡烛代替的火源，要求机器人在尽可能短的时间里无碰撞地找到火源并完成灭火。

根据比赛要求及功能需要，灭火机器人的总体结构如图1所示，主要由控制器、传感器输入、驱动输出等模块组成。

2 硬件电路的主要部件分析与设计2.1嵌入式系统为实现机器人高速精确地按照规定路径行走，要求机器人的CPU能够实时迅速地读取多个传感器端口数值，并在较短的时间内完成对各端口数值的存储、运算和输出等多种任务。

火灾援救机器人系统设计与实现火灾援救机器人系统设计与实现一、引言近年来，火灾灾害频发，对于火灾的救援工作，人员的安全一直是最首要的问题。

传统的火灾救援工作主要依靠消防员的勇敢与智慧，然而会受到火势、烟雾等因素的限制，很难做到100%的安全。

随着机器人技术的发展，利用机器人进行火灾救援成为一种可行的解决方法。

本文将介绍一种火灾援救机器人系统的设计与实现。

二、系统设计火灾援救机器人系统主要由机器人、传感器、通信模块、控制算法和外部控制终端组成。

下面将对每个部分进行详细描述。

1. 机器人火灾援救机器人应具备较强的机动性与敏捷性，能够在火灾现场自主地进行搜索和救援任务。

机器人应搭载精密的传感器和执行器，能够感知环境和执行各种动作。

2. 传感器传感器对于机器人系统至关重要，能够提供环境信息，包括火势大小、烟雾浓度、温度等。

常用的传感器包括烟雾传感器、红外传感器、温度传感器等。

3. 通信模块通信模块主要用于机器人与外部控制终端的通信，实现远程监控、指令传输等功能。

常见的通信方式包括Wi-Fi、蓝牙、4G 等。

4. 控制算法控制算法是火灾援救机器人系统的核心，决定机器人如何进行搜索和救援任务。

控制算法需要具备判断火势大小、选择最优路径、避开障碍物等能力。

5. 外部控制终端外部控制终端可以是电脑、手机等设备，用于对机器人系统进行远程控制和实时监控。

外部控制终端应具备友好的用户界面和实时数据显示功能。

三、系统实现火灾援救机器人系统的实现需要多个方面的技术支持，包括机器人设计与制造、传感器选择与应用、通信模块选型、控制算法开发等。

1. 机器人设计与制造机器人的设计需要考虑到灵活性、可靠性和稳定性。

应选用轻巧的材料，并合理布置传感器和执行器。

机器人的制造需要确保机器人能够适应火灾现场的环境，同时需要保证机器人能够承受高温和烟雾等因素的影响。

2. 传感器选择与应用传感器的选择要根据实际需求，确保能够准确感知火势、烟雾和温度等信息。