消防机器人毕业论文

唐山师范学院本科毕业论文

标题消防机器人的设计和制作

作者川III

指导教师赵欣讲师

年级2008级

专业电子信息科学与技术

系别物理系

唐山师范学院物理系

2012年5月

郑重声明

本人的毕业论文（设计）是在指导教师赵欣的指导下独立撰写完成的。如有剽窃、抄袭、造假等违反学术道德、学术规范和侵权的行为，本人愿意承担由此产生的各种后果，直至法律责任，并愿意通过网络接受公众的监督。特此郑重声明。

毕业论文（设计）作者（签名）：

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消防机器人的设计和制作

刘志伟

摘要文章对消防机器人进行了研究。介绍了消防机器人的背景并简单描述系统硬件AT89C52、传感器E18-D80NK、L298N、7805和火焰传感器的工作原理，并附以电路图加以说明，通过传感器连接电压比较器输出电平由AT89C52单片机处理实现寻找火源。最后由火焰传感器测距输入

AT89C52单片机实现停车并输出信号控制继电器闭合从而控制水泵灭火。论文详细阐述了程序流程和实现过程。此设计以数字集成电路技术为基础并以单片机技术为核心。依据传感器的信号传入单片机实现各种指令处理。小车在接近火源的过程中左右波动前进，躲避障碍物，最后找到火源打开水泵灭火。

关键词AT89C52单片机；小车底座；E18-D80NK ;火焰传感器

1.引言

目前由于人们的防火意识比较差，生活中火灾频发，消防战士在灭火中牺牲宝贵生命的事件不在少数，迫切要求机器代替人去执行灭火任务。

针对这个问题，前人已经做了很多的研究，有基于MSP430的灭火小车，能实现灭火功能。还有

的是人为地控制机器人的活动和灭火，这样使得不得不靠人来控制，浪费人力资源，不能很好的实现灭火的效果。

此设计在前人研究的基础上，通过不断地学习相关的知识，力求对消防机器人设计达到更深的了解和研究，促进消防机器人在火灾中的应用并推广在相关领域的研究，使消防研究工作不断向前发展，具有很大的学术价值。

在未来智能化和机械化的世界中，尤其是在消防事业中，一款好的机器的使用能够达到事半功倍的效果。消防机器人的应用前景非常明朗。

消防机器人随着社会经济的迅猛发展，建筑和企业生产的特殊性导致化学危险品和放

射性物质泄漏以及燃烧、爆炸、坍塌的事故隐患增加，事故发生的概率也相应提高。一旦发

生灾害事故，消防员面对高温、黑暗、有毒和浓烟等危害环境时，若没有相应的设备贸然冲进现场，不仅不能完成任务，还会徒增人员伤亡，这方面公安消防部队已历经诸多血的教训。

尤其是当新消防法出台后，抢险救援已成为公安消防部队的法定任务，面对新时期面临的新情况新任务，也为了更好地解决前述难题，消防机器人的配备显得日益重要。消防部队将面对的火灾和应急救援的形势相当复杂。尤其是在高温、有毒、易燃易爆等复杂环境中，为切实增强消防部队扑救大火的能力，也为更好地保护广大官兵的生命安全，配备消防机器人已势在必行。机器人自60年代初问世以来，经历40余年的发展，己经取得长足进步，社会各

行各业皆可见其身影。

从1986年日本东京消防厅首次在灭火中采用了“彩虹5号”机器人后，消防机器人就逐

渐在灭火救灾领域得到广泛的应用，消防机器人技术也得到快速的发展。截至目前，消防机器人已经稳步向高端智能机器人前进。

2.方案的论证及选取

2.1寻迹系统设计方案

方案1:禾U用光敏电阻组成光敏探测器。光敏电阻的阻值可以跟随周围环境光线的变化而变化。当光线照射到白线上时，光线发射强烈，光线照射黑线上时，光线发射较弱。因此光敏电阻在白线和黑线上方时，阻值会发生明显变化。将阻值的变化值经过比较就可以输出高低电平。

方案2:利用红外发射管和接收管自己制作光电对管寻迹传感器。红外发射管发出红外线，当发出的红外线照射到白色的平面后反射，若红外接收管能接收到反射回的光线则检测出白线继而输出低电平，若接收不到发射管发出的光线则检测出黑线输出高电平。

方案3:利用RPR220型光电对管。其发射器是一个砷化镓红外发光二极管，而接收器是一个高灵敏度硅平面光电三极管。

方案4:应用红外避障传感器E18-D80NK进行避障，应用远红外传感器进行火源的探测，这样

可以有效地进行对场地的控制，能够实现自动寻找火源，与上述三种方案相比具有很大的操控性，

方案1~3用的设计思路为先设定寻迹路线然后小车寻迹检测火源，而第4方案则是灭火机器人自己

寻找火源并实现自动避障功能，具有更好的现场灭火的实践性。

由于方案1 , 2受外界光线影响较大，方案3能稳定寻迹，但鉴于对实际灭火环境复杂的考虑，

本次设计应用方案4。

1：采用专用芯片 L298N ，一片 L298N 可以分别

案 2：对

案 1 。

2.3 电

案 1：采

4 1.5V 6V

案 2：采 用 6V 蓄电池为直流电机

供电，将 6V

由此选择方案 1

2.4 灭火装置选择

方案 1：干冰灭

3.

3.1 硬件设计

系统硬件部分分为 E18-D80NK 3.1.1系统模块

系统由电机驱动模块，寻迹模块，电源模块，水泵灭火模块，火焰传感器测距模块和避障模块

2.2

L298N

L298N