机械毕业设计1116灭火机器人结构与控制

摘要

面对诸多恶劣的工作环境(如灭火、救援等)，为了有效的避免人员伤亡，就需要采用智能小车去现场来完成相应的任务。因此研究和开发智能小车引导控制系统具有十分重要的意义。本系统采用68HC11单片机作为核心控制芯片，设计制作了一款通过红外光电传感器检测路径信息、红外火焰传感器检测火源的智能寻迹灭火小车。本系统由单片机控制模块、寻迹传感器模块、驱动电机模块、火源传感器模块、风扇模块、电源模块等组成。实际应用表明，该小车可以在专门设计的场地上实现自主发现火源，自主识别路线，自主行进接近火源并灭火，最终完成灭火的任务。

关键词：单片机，小车，引导控制，传感器

Abstract

Content: Confronted with so many bad working environment (such as fire fighting, rescue etc), in order to effectively avoid casualties, need to use intelligent go by car scene to complete relevant tasks. Therefore, the research and development of intelligent car guide control system has the extremely vital significance. This system uses 68HC11 as the core control chip, design and make a new electric sensor detection by infrared sensor information, infrared flame path of intelligent tracing test fire extinguishing car. The system is composed of single-chip microcomputer control module, tracing sensor module, drive motor module, ignition sensor module, fan module, power supply module. The practical application indicates that the car can be in a specially designed field on fire, to realize the independent found autonomous recognition route, independent sources and marching close to the fire extinguishing, finally complete task.

Keywords: Microcontroller , Car ,Control system, Sensors

目录

摘要........................................................................... I Abstract...................................................................... II 第一章绪论 (1)

1.1课题来源与意义 (1)

1.2课题背景 (1)

1.3课题研究方法 (2)

第二章能力风暴机器人的基本构成 (3)

2.1外形构造 (3)

2.2主板 (4)

2.3 68HC11的基本知识 (4)

2.4传动结构——齿轮箱 (5)

第三章方案设计与论证 (6)

3.1总体设计方案 (6)

3.2小车的制作方案设计与论证 (6)

3.3驱动电机模块的选定 (7)

3.4寻迹传感器模块的选定 (7)

3.5单片机控制模块的选定 (8)

3.6火源传感器模块的选定 (8)

3.7灭火模块的选定 (9)

3.8电源模块的选定 (9)

3.9最终方案 (9)

第四章灭火控制方案与策略 (11)

4.1 灭火场地 (11)

4.2行走方案分析与确定 (11)

4.3火焰定位 (13)

4.4传感器的布置 (14)

第五章灭火机器人灭火装置及结构设计 (15)

5.1灭火方案的确定 (15)

5.2水泵灭火装置结构设计 (16)

5.3灭火机器人外形设计 (19)

第六章控制程序设计 (20)

6.1智能灭火小车系统总体流程 (20)

6.2程序流程图 (21)

6.3部分功能代码 (24)

结论 (28)

致谢 (29)

参考文献 (30)

第一章绪论

1.1课题来源与意义

随着时代的发展，机器人已经不是一个陌生的名词了，现在的电影大片中经常性的出现机器人，它们存在于工厂，普通人的家里，科技研究所，马路上等等，它们有智能的也有非智能的，有人型也有普通机械式的，其中对我们这代人来说印象最深刻的就要是风靡一时的好莱坞电影大片《变形金刚》，里面的机器人不但可以变身而且它们有自己的思想，是智能机器人但又高于智能机器人，它们近乎是一个个完整的独立的“人”。现实生活中，机器人的运用也非常广泛，就马航失联一事来说，我国的“蛟龙”号探测机器人就发挥着人类无法替代的作用（人类无法承受深水下巨大的水压）；再如我国的“嫦娥”号探月机器人更是凝聚全国人民的心血，象征了华夏民族伟大的智慧的结晶。总之，如今的时代方方面面有着的机器人的身影。

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。由于这些建筑的特殊性，发生火灾时，不能快速高效的灭火。为了解决这一问题，尽快救助火灾中的受害者，最大限度的保证消防人员的安全，消防机器人研究被提到了议事日程。而机器人技术的发展也为这一要求的实现提供了技术上的保证，使得消防机器人应运而生。

目前智能机器人比赛在高校进行的如火如荼，很多高校都有自己的机器人协会及研究中心。利用各类机器人平台还可以完成本科生、研究生的毕业课题研究。我的毕业课题就来自于“能力风暴”智能机器人比赛。本课题所选取的智能机器人平台就是广茂达公司推出的“能力风暴”智能机器人，本课题完成的就是灭火机器人结构与控制系统的研究。

1.2课题背景

从二十世纪八十年代开始，世界许多国家都进行了消防机器人的研究。美国和苏联最早进行消防机器人的研究，而后日本、英国、法国等国家都纷纷开展了消防机器人的研究，目前已有多种不同类型的消防机器人用于各种火灾场合。