灭火机器人设计报告
家庭灭火机器人设计报告毕业设计
家庭灭火机器人设计报告毕业设计设计报告：家庭灭火机器人摘要：随着科技的发展，智能家居产品已经成为现代家庭中不可或缺的一部分。
然而，目前市场上尚缺乏能够进行灭火工作的智能家居产品。
因此，本报告提出了一种家庭灭火机器人的设计方案，旨在提供家庭火灾预防和紧急灭火的解决方案。
关键词：家庭灭火机器人、智能家居、火灾预防、紧急灭火1.引言1.1背景家庭火灾是一种常见的事故，可能造成人员伤亡和财产损失。
然而，由于人们对火灾的预防意识不足，火灾事故频发。
因此，迫切需要一种能够提供家庭火灾预防和紧急灭火功能的智能家居产品。
1.2目的本报告的目的是设计一种家庭灭火机器人，通过自主导航、火灾预警和自动灭火等功能，提高家庭火灾的预防能力和应对效率。
2.设计方案2.1硬件设计家庭灭火机器人包括主控制模块、导航模块、感知模块和灭火装置。
主控制模块用于控制机器人的运动和整体功能。
导航模块利用激光雷达等技术，实现机器人的自主导航和避障功能。
感知模块包括温度传感器、烟雾传感器和火焰传感器，用于监测火灾情况并提供火灾预警。
灭火装置采用喷雾器和灭火泡沫剂，用于进行紧急灭火。
2.2软件设计家庭灭火机器人的软件设计包括路径规划、火灾预警和灭火控制。
路径规划算法基于环境地图和导航模块提供的数据，实现机器人的自主导航和避障功能。
火灾预警算法根据感知模块提供的数据，分析火灾情况并发出预警信号。
灭火控制算法实现灭火装置的自动开启和灭火泡沫的喷射。
3.测试与评估为了验证家庭灭火机器人的性能，我们将进行实际场景的测试。
首先，我们将在不同家庭环境中测试机器人的自主导航和避障功能。
然后，我们将模拟火灾情况，测试感知模块的火灾预警性能以及灭火装置的喷射效果。
最后，评估整体系统的可靠性和实用性。
4.结论家庭灭火机器人是一种有潜力的智能家居产品，能够提供家庭火灾预防和紧急灭火的解决方案。
通过自主导航、火灾预警和灭火控制等功能，可以有效地预防火灾事故的发生，并提供紧急灭火的支持。
灭火机器人课程设计报告
灭火课程设计报告灭火课程设计报告1、引言灭火是一种能够在火灾发生时自动执行灭火任务的智能。
它的设计和制造具有重要的意义，可以帮助人们更好地应对火灾事故，减少火灾对人类和财产的伤害。
本报告将详细介绍灭火的课程设计过程。
2、设计目标本课程的设计目标是设计出一款功能强大、操作简单、安全可靠的灭火。
具体目标包括：2.1 实现自动巡航功能，能够在火灾发生时快速抵达火灾现场；2.2 配备适用于不同火灾场景的灭火装置，能够完成有效的灭火任务；2.3 采用先进的传感器技术，实时监测火灾情况，并对环境进行实时评估；2.4 具备自主判断能力，能够根据火灾情况自主调整灭火策略；2.5 实现远程控制功能，方便人员对灭火进行操作和监控。
3、系统架构灭火的系统架构包括硬件和软件两个部分。
3.1 硬件设计3.1.1 机械结构设计：设计的外形结构和运动装置，使其能够在复杂的环境中自由移动和操作。
3.1.2 动力系统设计：选择合适的动力源，并设计相应的动力系统，满足长时间工作的需求。
3.1.3 传感器选择和布置：选择适用于火灾检测和环境感知的传感器，并合理布置在上。
3.1.4 灭火装置设计：根据不同火灾场景的需求，设计合适的灭火装置，确保有效的灭火效果。
3.2 软件设计3.2.1 控制系统设计：根据的任务需求，设计控制系统，实现的自主导航和灭火操作。
3.2.2 通信系统设计：设计灭火与远程控制终端的通信系统，实现远程控制和监控功能。
3.2.3 算法设计：开发适用于灭火的控制算法和灭火策略，保证能够高效地执行灭火任务。
4、实施计划本课程的实施计划分为以下几个阶段：4.1 需求分析阶段：对灭火的功能需求进行详细分析和定义。
4.2 设计阶段：基于需求分析结果，进行机械结构设计、动力系统设计、传感器选择和布置、灭火装置设计、控制系统设计、通信系统设计以及算法设计。
4.3 制造阶段：根据设计结果，采购和制造所需的各种零部件，并进行整体组装。
灭火机器人课程设计报告
灭火机器人课程设计报告灭火机器人课程设计报告一、引言随着技术的发展，人工智能机器人已经逐渐融入我们的日常生活，成为解决问题的重要工具。
在这个课程设计中，我们将开发一款基于机器学习技术的灭火机器人。
通过模拟真实的火灾救援场景，机器人需要学会识别火源、规划安全路径，并采取正确的灭火策略。
这个项目将综合运用机器学习、路径规划、机械设计等多方面的知识，旨在提高学生的创新思维和实践能力。
二、机器人硬件设计1、移动平台：为了能让机器人移动到指定的位置，我们选择使用轮式移动平台。
通过配置多个传感器，机器人可以感知周围环境，确保在复杂地形中稳定移动。
2、机械臂与灭火装置：为了实现抓取和操作灭火设备的功能，我们设计了一款具有多个自由度的机械臂。
在机械臂的末端，安装了一个可以喷射灭火剂的装置。
3、传感器系统：机器人配备了火焰传感器、温度传感器和烟雾传感器，以检测火灾位置和程度。
此外，还安装了红外摄像头，用于识别和避开障碍物。
三、机器学习算法我们采用深度学习算法来训练机器人的火灾识别模型。
首先，我们从大量火灾图片中提取出特征，然后使用卷积神经网络（CNN）进行训练。
通过训练，模型能够根据摄像头捕捉的图像，准确判断是否存在火源。
四、路径规划算法机器人需要从起点到达火灾地点，期间需要避开障碍物。
为此，我们采用了基于A算法的路径规划方法。
A算法是一种启发式搜索算法，能够根据当前状态和启发式信息，寻找最短路径。
通过定义每个节点的代价，算法能够计算出从起点到目标点的最短路径。
五、控制系统机器人的行为由嵌入式控制系统控制。
该系统包括一个主控制器和多个从控制器。
主控制器负责接收用户的指令和传感器数据，从控制器负责执行主控制器的命令，控制机器人的移动和机械臂的操作。
主控制器通过无线通信与从控制器进行数据交换。
六、实验与结果为了验证机器人的性能，我们在实验室环境下进行了一系列测试。
测试中，机器人成功识别了火源，并根据路径规划算法避开了障碍物，最终到达火灾地点，成功执行了灭火任务。
课程设计灭火机器人设计报告.doc
课程设计灭火机器人设计报告目录1.概述1 2.作品的总体设计1 2.1系统功能及技术指标1 2.2系统的构成3 2.3主要设备及元器件选型3 2.4系统核心处理策略4 3.作品的详细设计5 3.1硬件设计5 3.1.1传感器与A/D转换5 3.1.2电机驱动7 3.1.3灭火9 3.1.4控制系统10 3.1.5电源11 3.1.6系统原理图及元器件清12 3.1.7 PCB设计13 3.1.8系统硬件资源清单15 3.2软件设计15 3.2.1程序流程图15 3.2.2传感器及A/D转换程序设计16 3.2.3电机驱动程序设计17 3.2.4完整程序代码18 3.3外形设计23 4.调试与测试25 5.结论25 6.感想（小组成员心得体会）26 7.参考文献27 1. 概述一直以来，恶劣环境下的工作一直影响着人们的身心健康，很多人希望用机器来取代人类在危险环境下作业，这种迫切的需要促使机器人诞生。
由于现代化都市生活火灾隐患处处存在，火灾也频繁发生。
在高度危险的火灾现场，即使是消防队员也无能为力，因此，迫切需要一种智能化灭火机器人来代替消防员执行高度危险的、高负荷的任务。
本作品具有智能化自动巡视寻找火源，智能避障的的特点，当它进入一个房间后，巡视整个房间以寻找火源，行进的过程中能够精确躲避障碍物。
发现火源后，本作品能自动校准行进方向，判断与火源的距离，进入有效灭火范围内自动启动灭火装置进行灭火。
本作品适用于危险火灾现场的灭火和对火灾现场进行火源排查。
2. 作品的总体设计2.1系统功能及技术指标本作品具有以下五个模块组成控制模块、驱动模块、传感器模块、灭火模块、电源模块。
1．控制模块采用Atmel89S52单片机作为本系统的核心控制芯片。
它能接收ADC0804转换的数字信号，对其进行一系列处理，根据处理结果，驱动电机做相应的运动，并能控制风扇转动进行灭火操作。
2．驱动模块驱动模块采用L298芯片与两个直流电机，该芯片能够接收单片机发出的控制信号，同时驱动两个直流电机运动。
灭火机器人项目研制报告
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。
2、设计思路：(1)设想制作内容：灭火机器人的开发应用可以让消防人员不进入火场，将信标放置在火源旁边，通过红外线感应器感应信标的位置，自动寻找到火源并利用风扇扑灭火源。
移动灭火机器人研究报告与设计方案
西南科技大学城市学院论文<设计）论文题目：基于移动灭火机器人的研究与设计系别：专业：班级：学号：学生姓名：指导教师：基于移动灭火机器人的研究与设计摘要：随着社会与国家的发展，在经济迅速增长的同时，各种危险场所不可避免的火灾频繁出现，给社会安全造成了很多隐患，于是现代火灾及时补救已成为迫在眉睫需要解决的问题，救火早一刻就少一分损失，消防救援人员固然速度已经很快，但也需要一段不小的时间，而且进入救火现场还有生命危险的可能，于是消防机器人的理念诞生了，笨设计主要就是针对消防机器人的制作与研究，小车以AT89S52单片机为控制核心，加以电源电路、电机驱动、光电传感电路、火焰检测电路、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进后退以及转向，光电对管完成寻迹和避障，光敏电阻传感器检测火焰，灭火风扇进行灭火。
本设计制作的消防小车具有简易灭火功能，达到了实现现场灭火的目的，设计较好地完成了课题目标。
关键词：传感器；灭火机器人；直流电机；寻迹The Design of Dual Serial Server Based on C8051F340Abstract: With the social and national development, rapid economic growth, the inevitable fires a variety of dangerous places frequently, to the Social Security created a lot of hidden dangers, so the modern fire remedied in time, has become an urgent need to address the problem, the fire As early as the moment of loss on the Shaoyi Fen, fire rescue personnel of course, speed has been fast, but it also needs a big time, and enter the fire scene there is the possibility of life-threatening, so was born the concept of fire-fighting robot, stupid design is mainly for the production of fire-fighting robot and research, car in order to AT89S52 microcontroller to control the core,To power supply circuits, motor drives, photoelectric sensor circuit, the flame detection circuit, fire fans, and other circuit. Power circuit to provide the necessary working power supply systems, special-purpose motor driver chip drives car forward backward motor control, as well as steering, photoelectric tracing the completion of the tube and avoid obstacles, and photosensitive resistancesensor detects flame, fire-fighting fans put out the fire. This design produced a simple car fire extinguishing capabilities to achieve the realization of on-site fire-fighting purposes, the design goal of a better way to complete a task.Keywords: sensor。
灭火机器人课程设计报告
处京理工丸学智能机器人课程设计设计题目：灭火智能机器人的设计和实现目录第1章机器人系统总体方案设计 (3)1.1设计目标........................................................ 3.1.2机器人功能设计及指标要求 (3)1.3机器人系统总体结构设计.......................................... 4.第2章机器人系统硬件详细方案设计 (5)2.1传感器选型...................................................... 5.2.1.1超声波测距传感器......................................... 5.2.1.2红外避障传感器........................................... 5.2.1.3火焰传感器................................................ 5.2.2机器人系统硬件连接图 (6)2.2.1 STM32单片机最小系统.................................... 6.2.2.2电源模块................................................. 7.2.2.3红外避障传感器............................................ 7.2.2.4超声波测距传感器.......................................... 8.2.2.5火焰传感器................................................ 8.2.2.6电机驱动模块.............................................. 8.第3章机器人系统软件详细方案设计 (9)3.1主函数......................................................... .9..3.2超声波测距程序 (10)3.3红外避障引脚设置程序 (12)3.4电机驱动程序................................................... 1.23.5火焰检测程序................................................... 1.2第4章机器人系统开发调试步骤........................................... 1.34.1传感器选型和引脚分配.......................................... 1.34.2传感器独立测试 (13)4.2.1超声波测距传感器测试..................................... 1.34.2.2红外避障传感器测试...................................... 1.34.2.3火焰传感器测试 (13)4.3电机独立测试................................................... 1.44.4综合测试....................................................... 1.4第5章实验中遇到的故障及解决方法...................................... 1.5第6章收获与体会....................................................... 1.6第1章机器人系统总体方案设计1.1设计目标本次课程设计的目标是：在一辆两驱智能小车的基础上，搭载各种传感器，设计出一款具有自动避障和搜寻火点功能的智能机器人，可以完成简易的灭火功能。
灭火机器人课程设计报告
灭火课程设计报告正文：一.前言本文档是灭火课程设计报告，旨在介绍设计和开发一个能够自主进行灭火操作的。
本文档详细描述了该的设计需求、功能模块、系统架构、软硬件设计等关键内容，同时还包含实施计划、测试方案和项目进展等信息。
二.设计需求在城市中，火灾是一种常见的灾害，危及人们的生命和财产安全。
灭火的设计目标是能够在火灾发生时迅速到达现场进行灭火，保护人们的生命财产安全。
设计需求包括以下几个方面：1. 自主导航能力：需要具备能够在复杂环境中自主导航的能力，包括避障、寻路等。
2. 环境感知能力：需要能够感知周围环境，检测火灾状况，包括火源位置、火势大小等。
3. 灭火能力：需要能够进行灭火操作，包括喷水、喷雾等灭火手段。
4. 远程控制能力：需要能够远程控制，以便操作人员能够对进行指令控制。
三.功能模块基于上述设计需求，我们将的功能模块划分为以下几个部分：1. 导航模块：负责的自主导航功能，通过SLAM算法实现地图构建和路径规划。
2. 环境感知模块：负责的环境感知功能，包括火灾检测、温度检测等。
3. 灭火模块：负责的灭火操作，包括水源获取、喷水喷雾等。
4. 远程控制模块：负责的远程控制功能，操作人员可以通过遥控器或者方式App对进行控制。
四.系统架构基于以上功能模块，我们设计了如下的系统架构图：（插入系统架构图）五.软硬件设计在软硬件设计方面，我们将的核心控制模块采用嵌入式系统，利用ROS进行软件开发和控制。
同时，为了提高的稳定性和可靠性，我们选择使用高性能的电机和传感器，以及防火材料进行机械设计。
六.实施计划我们根据项目需求和资源情况，制定了如下的实施计划：1. 第一阶段：设计需求分析，完成系统设计和功能规划。
2. 第二阶段：软硬件开发和集成测试，实现各个功能模块的开发和测试。
3. 第三阶段：系统集成与调试，完成系统整体集成和测试。
4. 第四阶段：性能测试和优化，对系统性能进行测试和优化。
5. 第五阶段：项目总结和报告撰写，撰写课程设计报告并进行项目总结。
灭火机器人设计报告.doc
灭火机器人设计报告灭火机器人设计系系别信息与控制系别信息与控制系班班级自动级自动06020602 班班姓姓名王健（名王健（0606106506061065）孙祥勋）孙祥勋（（0606104706061047））指导老师赵勇指导老师赵勇20092009 年年7 7 月月20092009 年年9 9 月月目目录录第一章第一章引言引言.1 1.1 课题背景.1 1.2 实现功能.1 1.3 模拟房子介绍.1 第二章第二章系系统统整体方案整体方案设计设计.2 2.1 系统硬件设计.2 2.2 系统软件设计.2 第三章第三章硬件硬件设计设计.3 3.1 电源管理模块.3 3.1.1稳压芯片LM7805CV、LM7812CV .3 3.1.2电源模块电路原理图3 3.2 电机驱动芯片L298N 4 3.2.1 L298N的逻辑功能4 3.2.2外形及封装4 3.2.3 L298N电路原理图5 3.3 避障检测传感器HS0038.5 3.3.1 HS0038简介5 3.3.2 HS0038特点5 3.3.3 检测原理.5 3.3.4 HS0038与单片机连接原理图6 3.4 地面灰度检测传感器ST188.6 3.4.1 ST188特点.6 3.4.2 检测原理.6 3.4.3 应用范围.6 3.4.4 外形尺寸（单位mm）.6 3.4.5 ST188原理图.7 3.5 火焰传感器.7 3.5.1火焰传感器使用7 第四章第四章软软件件设计设计.8 4.1 灭火机器人行进路线分析.8 4.2 软件流程图.9 第五章第五章调试记录调试记录及及实验实验心得心得.10 5.1 调试记录.10 5.2 实验心得.10 参考文献参考文献.12 附附录录 1 程序清程序清单单.13 附附录录 2 灭灭火机器人火机器人实实物物图图及及灭灭火火场场地地.26 第一章第一章引言引言 1.1 课题背景随着社会的进步，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。
灭火机器人的设计
驱动模块
灭火模块
电机模块
• 选用电机可带动车轮实现机器人的行进
• 选用电机可进行无极调速以实现速度控制
• 选用电机可带动车轮实现自由转向
实现技术与方法
• 转矩与转速的计算
启动 M=0.2N.m=2.04kg.cm N=191r/min P=4.00W
实现技术与方法
• 电机的选择
所选电机应能够提供较低的转速和较大的力矩
测量距离 测量角度 精度 价格 反应时间
0.5-300m 小 1mm 几千元 20ms
2cm-450cm 10度 3mm 几十元 100ms
10-80cm 大于40度 1mm 几十元 5ms
传感器模块
• 火焰传感器
烟雾传感器
测量距离太短
性能要求：能测出火焰的具体位臵和距离。
紫外传感器
电压高，成本较高
• 不足
火源探测距离近，当火源在机器人探测距离之外时，可能会产生误判； 环境适应能力差，不适用于复杂恶劣的环境。
组内分工
本设计课题及总体方案由组内三人共同讨论协商 确定，完成了背景分析，性能评估，而后针对不同 模块的进行了详细分工，其中：
•。
• 步进电机
其转过的角度可以精确的定位，可以实现机器人前进路程 和位臵的精确定位，但其输出力矩较低，随转速的升高而下 降，且在较高转速时会急剧下降，其转速较低
• 直流减速电机
机械特性和调节特性的线性度好，转矩大，控制方法简单
实现技术与方法
实现技术与方法
• 转向结构设计
滑动转向的两侧车轮独立驱动,通过改变两侧车 轮速度来实现不同半径的转向甚至原位转向,所 以又称为差速转向。
控制模块
(智能制造)灭火机器人报告
（智能制造）灭火机器人报告灭火机器人设计学院：自动化学院班级：姓名：指导老师：2010年9月——2010年11月目录第一章引言 (1)1.1课题背景 (1)1.2实现功能 (1)1.3模拟房子介绍 (1)第二章系统整体方案设计 (2)2.1系统硬件设计 (2)2.2系统软件设计 (2)第三章硬件设计 (3)3.1电源管理模块 (3)3.1.1稳压芯片LM7805CV (3)3.1.2电源模块电路原理图 (3)3.2电机驱动芯片L298N (4)3.2.1 L298N的逻辑功能： (4)3.2.2外形及封装： (4)3.2.3 L298N电路原理图： (4)3.3避障检测传感器HS0038 (5)3.3.1 HS0038简介： (5)3.3.2 HS0038特点： (5)3.3.3 检测原理： (5)3.3.4 HS0038与单片机连接原理图： (6)3.4地面灰度检测传感器ST188 (6)3.4.1 ST188特点： (6)3.4.2 检测原理： (6)3.4.3 应用范围： (6)3.4.4 外形尺寸（单位mm）： (7)3.4.5 ST188原理图： (7)3.5火焰传感器 (7)3.5.1火焰传感器使用 (8)第四章软件设计 (8)4.1灭火机器人行进路线分析 (8)4.2软件流程图 (10)第五章调试记录及实验心得 (11)5.1调试记录 (11)5.2实验心得 (11)参考文献 (14)附录1: 程序清单 (29)附录2: 灭火机器人实物图及灭火场地 (29)第一章引言1.1课题背景随着社会的进步，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。
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。
灭火机器人是一个集信号检测、传输、处理和控制于一体的控制系统，代表了智能机器人系统的发展方向。
1.2 实现功能制造一个自主控制的机器人在一间平面结构房子模型里运动，找到一根蜡烛并尽快将它熄灭，这个工作受地面摩擦、机器人惯性、机器人电机的转数差、齿轮箱与轮子的摩擦、电压变化等多个因素影响，它模拟了现实家庭中机器人处理火警的过程，蜡烛代表家里燃起的火源，机器人必须找到并熄灭它。
火灾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。
灭火机器人设计报告
灭火机器人设计系别：信息与控制系班级：自动0602班姓名：王健（06061065）孙祥勋（06061047）指导老师：赵勇2009年7月——2009年9月目录第一章引言 (1)1.1课题背景 (1)1.2实现功能 (1)1.3模拟房子介绍 (1)第二章系统整体方案设计 (2)2.1系统硬件设计 (2)2.2系统软件设计 (2)第三章硬件设计 (3)3.1电源管理模块 (3)3.1.1稳压芯片LM7805CV、LM7812CV (3)3.1.2电源模块电路原理图 (3)3.2电机驱动芯片L298N (4)3.2.1 L298N的逻辑功能： (4)3.2.2外形及封装： (4)3.2.3 L298N电路原理图： (5)3.3避障检测传感器HS0038 (5)3.3.1 HS0038简介： (5)3.3.2 HS0038特点： (5)3.3.3 检测原理： (5)3.3.4 HS0038与单片机连接原理图： (6)3.4地面灰度检测传感器ST188 (6)3.4.1 ST188特点： (6)3.4.2 检测原理： (6)3.4.3 应用范围： (6)3.4.4 外形尺寸（单位mm）： (6)3.4.5 ST188原理图： (7)3.5火焰传感器 (7)3.5.1火焰传感器使用 (7)第四章软件设计 (8)4.1灭火机器人行进路线分析 (8)4.2软件流程图 (9)第五章调试记录及实验心得 (10)5.1调试记录 (10)5.2实验心得 (10)参考文献 (12)附录1: 程序清单 (13)附录2: 灭火机器人实物图及灭火场地 (26)第一章引言1.1课题背景随着社会的进步，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。
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。
灭火机器人是一个集信号检测、传输、处理和控制于一体的控制系统，代表了智能机器人系统的发展方向。
灭火机器人课程设计报告
智能机器人课程设计设计题目：灭火智能机器人的设计和实现目录第1章机器人系统总体方案设计 (3)1.1 设计目标 (3)1.2 机器人功能设计及指标要求 (3)1.3 机器人系统总体结构设计 (4)第2章机器人系统硬件详细方案设计 (5)2.1 传感器选型 (5)2.1.1 超声波测距传感器 (5)2.1.2 红外避障传感器 (5)2.1.3 火焰传感器 (5)2.2 机器人系统硬件连接图 (6)2.2.1 STM32单片机最小系统 (6)2.2.2 电源模块 (7)2.2.3 红外避障传感器 (7)2.2.4 超声波测距传感器 (8)2.2.5 火焰传感器 (8)2.2.6 电机驱动模块 (8)第3章机器人系统软件详细方案设计 (9)3.1 主函数 (9)3.2 超声波测距程序 (10)3.3 红外避障引脚设置程序 (12)3.4 电机驱动程序 (12)3.5 火焰检测程序 (12)第4章机器人系统开发调试步骤 (13)4.1 传感器选型和引脚分配 (13)4.2 传感器独立测试 (13)4.2.1 超声波测距传感器测试 (13)4.2.2 红外避障传感器测试 (13)4.2.3 火焰传感器测试 (13)4.3 电机独立测试 (14)4.4 综合测试 (14)第5章实验中遇到的故障及解决方法 (15)第6章收获与体会 (16)第1章机器人系统总体方案设计1.1 设计目标本次课程设计的目标是：在一辆两驱智能小车的基础上，搭载各种传感器，设计出一款具有自动避障和搜寻火点功能的智能机器人，可以完成简易的灭火功能。
设定的实验环境为带有隔板障碍的4*4方格迷宫，如图1-1所示。
起火点随机放置在其中一个方格中。
机器人需要从起点开始搜寻火点，躲避障碍，最终靠近火点一定距离时，小车停止运动，进行接下来的灭火操作。
图1-1 机器人灭火场地布局图本课设旨在通过一类典型智能机器人的设计、调试，掌握各环节和整个智能机器人系统的调试步骤与方法，加强基本技能训练，培养灵活运用所学理论解决控制系统中各种实际问题的能力。
灭火机器人的设计实验报告
motor( 2 , 20 );
}
else
{
printf( "ir_1 =%d\n" ,ir_1);
motor( 1 , 20 );
motor( 2 , 30 );
}
tim_1 =seconds();
if( tim_1 > 60.000000)
{
gi_2 = 2 ;
}
motor( 2 , 0 );
motor( 3 , 100 );
gi_3 = 0 ;
}
}
return;
}
void SubRoutine_3( )
{
if(gi_1 == 1)
{
ir_1 =ir_detector();
if( ir_1 == 2)
{
printf( "ir_1 =%d\n" ,ir_1);
灭火机器人的设计
一、项目任务
在能力风暴机器人AS-UII的基础上，组装一个灭火机器人，并编写程序，让其能完成灭火任务。(任务的详细内容请参见《国际灭火比赛规则2010》)
二、项目要求
设计的机器人能在5分钟内把灭火场地中的蜡烛熄灭。每次运行时，蜡烛被任意放置在不同的房间内。
其它详细要求请参见《国际灭火比赛规则2010》
{
photo_1 =(photo(1)+photo(2))/2;
if(photo_1 < 200)
{
stop();
photo_1 =(photo(1)+photo(2))/2;
while(photo_1 != 255)
{
motor( 1 , 0 );
灭火机器人课程设计报告
操控稳定性
测试机器人在人为干扰下的稳定性，例如在受到外力冲击或突然改变方向时，机器人的反应和恢复能力。
工作稳定性
长时间运行测试，观察机器人在连续工作状态下的性能衰减情况，以评估其工作寿命和可靠性。
总结与展望
06
功能实现：本次设计的灭火机器人成功实现了自动识别火源、规划灭火路径以及执行灭火任务的功能。通过红外传感器和烟雾传感器，机器人能够快速准确地定位火源，并通过机械臂和喷水装置进行灭火。
灭火机器人课程设计报告
汇报人：
202X-01-07
引言灭火机器人概述灭火机器人系统设计灭火机器人实验测试灭火机器人性能评估总结与展望
contents
目录
引言
01
当前，随着城市化的快速发展，火灾事故频发，灭火救援工作面临巨大挑战。传统灭火方式存在人员伤亡风险，因此需要研发高效、安全的灭火装备。
机器人技术不断发展，为灭火救援领域提供了新的解决方案。灭火机器人能够代替人类进入危险区域，有效降低人员伤亡，提高灭火效率。
通过对比实验数据和预期目标，分析机器人在灭火和避障方面的性能表现。
根据分析结果，对机器人进行优化改进，包括改进喷射方式、增加传感器数量等。
改进措施
结果分析
灭火机器人性能评估
05
灭火效率
评估机器人在不同火源类型（如固体燃料火、液体燃料火等）下的灭火效率，记录从启动灭火程序到完全扑灭的时间。
灭火剂使用量
人机交互优化
为了提高机器人的易用性和用户体验，可以进一步优化人机交互界面，使其更加直观、易操作。同时，研究如何通过语音识别、手势控制等技术简化人机交互过程，提高机器人的实用性。
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目录1. 概述 (1)2. 作品的总体设计 (1)2.1系统功能及技术指标 (1)2.2系统的构成 (3)2.3主要设备及元器件选型 (3)2.4系统核心处理策略 (4)3. 作品的详细设计 (5)3.1硬件设计 (5)3.1.1传感器与A/D转换 (5)3.1.2电机驱动 (7)3.1.3灭火 (9)3.1.4控制系统 (10)3.1.5电源 (11)3.1.6系统原理图及元器件清 (11)3.1.7PCB设计 (12)3.1.8系统硬件资源清单 (13)3.2软件设计 (13)3.2.1程序流程图 (13)3.2.2传感器及A/D转换程序设计 (14)3.2.3电机驱动程序设计 (16)3.2.4完整程序代码 (17)3.3外形设计 (21)4. 调试与测试 (23)5. 结论 (24)6. 感想（小组成员心得体会） (24)7. 参考文献 (26)1.概述一直以来，恶劣环境下的工作一直影响着人们的身心健康，很多人希望用机器来取代人类在危险环境下作业，这种迫切的需要促使机器人诞生。
由于现代化都市生活火灾隐患处处存在，火灾也频繁发生。
在高度危险的火灾现场，即使是消防队员也无能为力，因此，迫切需要一种智能化灭火机器人来代替消防员执行高度危险的、高负荷的任务。
本作品具有智能化自动巡视寻找火源，智能避障的的特点，当它进入一个房间后，巡视整个房间以寻找火源，行进的过程中能够精确躲避障碍物。
发现火源后，本作品能自动校准行进方向，判断与火源的距离，进入有效灭火范围内自动启动灭火装置进行灭火。
本作品适用于危险火灾现场的灭火和对火灾现场进行火源排查。
2.作品的总体设计2.1系统功能及技术指标本作品具有以下五个模块组成：控制模块、驱动模块、传感器模块、灭火模块、电源模块。
1．控制模块采用Atmel89S52单片机作为本系统的核心控制芯片。
它能接收ADC0804转换的数字信号，对其进行一系列处理，根据处理结果，驱动电机做相应的运动，并能控制风扇转动进行灭火操作。
2．驱动模块驱动模块采用L298芯片与两个直流电机，该芯片能够接收单片机发出的控制信号，同时驱动两个直流电机运动。
传感器模块传感器模块采用红外传感器和火焰传感器两种传感器，红外传感器探测行进路面，火焰传感器探测前方火焰，并将探测到的数据传到ADC0804进行模数转换。
3．灭火模块灭火模块采用12V直流风扇，用5V电磁继电器作为控制开关控制风扇的停转。
4．A/D转换模块A/D转换模块由四个ADC0804组成，用来接收传感器传回的模拟信号，转换成数字信号，然后传给单片机进行后续处理。
5．电源模块用一个4节5号电池夹和一个6节5号电池夹，来提供6V和9V电源。
6V提供单片机和L298芯片的工作电源，9V提供电机和风扇的工作电源。
2.2系统的构成2.3主要设备及元器件选型1、远红外火焰传感器：灵敏度高、响应速度快、输出信号大、寿命长、工作稳定可靠。
2、红外光电传感器：灵敏度高、响应速度快、检测距离可调、寿命长、工作稳定可靠。
3、Atmel89S52单片机：一种低功耗高性能的CMOS8位微控制器，内置8KB可在线编程闪存。
4、ADC0804模数转换芯片：实现数模转换，功耗低，使用方便，控制简单。
5、L298电机驱动芯片：可驱动两个直流电机，驱动能力强，电路简单，使用比较方便。
6、电磁继电器：弱电控制强电，隔离控制。
7、风扇：12V额定电压，功率小。
8、UM2003芯片：是高耐压、大电流达林顿陈列，由七个硅NPN 达林顿管组成，采用集电极开路输出，输出电流大，故可直接驱动继电器。
2.4系统核心处理策略红外传感器检测小车行进的道路是否有障碍物，火焰传感器检测周围环境是否有火源，单片机以扫描的形式逐一扫描每个传感器，判断是否有信号传入，并判断是哪个传感器探测到的信号。
若是由红外传感器探测到的信号，则单片机根据探测到信号的不同控制电机做相应的运动，以躲避障碍物；若是由火焰传感器探测到的信号，则单片机根据探测到的信号，判断火焰的方向及距火源距离，并控制电机向火源方向运动，当到达灭火范围内，单片机控制风扇灭火，直到火源熄灭。
3.作品的详细设计3.1硬件设计图3-1功能模块划分图3.1.1传感器与A/D转换远红外火焰传感器可以用来探测火源或其它一些波长在760纳米～1100纳米范围内的热源；远红外火焰传感器能够探测到波长在760纳米～1100纳米范围内的红外光，探测角度为60，其中红外光波长在940纳米附近时，其灵敏度达到最大；远红外火焰探头的工作温度为-25摄氏度～85摄氏度；火焰传感器模组（JNHB2004）是组合好的模组，能将探测到的火焰信号转为0-5V 的电压信号，红色线接DC5V，黑色线接GND 绿色线信号输出，可直接输入IC。
红外光电传感器是一种红外光漫反射式光电传感器，它是一种集发射器和接收器于一体的传感器，当前面有被检测物体时，物体将发射器发出的红外光线反射回接收器，于是光电传感器就“感知”了物体的存在，产生输出信号。
采用正5V电压供电；检测距离为50cm左右；抗干扰强，不受可见光影响，可在太阳光底下使用。
A/D部分采用ADC0804芯片进行模数转换，将实际的距离转换成电压的变化（模拟量）转换为数字量，供单片机处理。
ADC0804原理如下图所示，其中1管脚是片选使能端，2、3管脚是AD转换控制，6管脚是信号的输入，11~18管脚是转换完输出的数字量，通过P1口返回的数字量来判断距离和火焰的位置；下图为ADC0804和单片机间的连接原理图图3-2 ADC0804原理图图3-3 ADC0804和单片机间的连接原理图3.1.2电机驱动电机驱动采用恒压恒流桥式2A驱动芯片L298，内部包含4通道逻辑驱动电路。
可以方便的驱动两个直流电机，输出电压最高可达50V，可以直接通过电源来调节输出电压；可以直接用单片机的IO口提供信号，而且电路简单，使用比较方便。
L298可接受标准TTL逻辑电平信号VSS，VSS可接4．5～7 V电压。
4脚VS接电源电压，VS电压范围VIH为＋2．5～46 V。
输出电流可达2．5 A，可驱动电感性负载。
1脚和15脚下管的发射极分别单独引出以便接入电流采样电阻，形成电流传感信号。
L298可驱动2个电动机，OUT1，OUT2和OUT3，OUT4之间可分别接电动机，本实验装置我们选用驱动一台电动机。
5，7，10，12脚接输入控制电平，控制电机的正反转。
ENA，ENB接控制使能端，控制电机的停转。
图3-4 L298封装图下面是L298与直流电机的电路连接图：图3-5 驱动电路图其中D1~D2为1n4007二极管。
通过单片机发出电平信号，可以很容易控制电机正转、反转。
3.1.3灭火灭火部分风扇驱动主要采用5V电磁继电器作为电源控制开关，当单片机接收到火焰传感器检测到有火焰信号时，发出指令给电磁继电器来控制电磁继电器闭合，接通风扇驱动部分电路，使风扇转动来实现灭火功能。
电磁继电器主要一般由控制线圈、铁芯、衔铁、触点簧片等组成，控制线圈和接点组之间是相互绝缘的，因此，能够为控制电路起到良好的电气隔离作用。
当我们在继电器的线圈两头加上其线圈的额定的电压时，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。
当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。
这样吸合、释放，从而达到了在电路中的接通、切断的开关目的下面是电磁继电器控制风扇驱动部分电路连接图：图3-6 继电器电路图其中UM2003 是高耐压、大电流达林顿陈列，由七个硅NPN 达林顿管组成。
采用集电极开路输出，输出电流大，故可直接驱动继电器。
当单片机发送0/1指令给P10的8端口时经过in1输入UM2003，再经过UM2003处理，从out1输出信号控制继电器的闭合与断开。
3.1.4控制系统AT89S52 是一种低功耗、高性能CMOS8 位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。
使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。
片上Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。
在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得A T89S52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
下面为AT89S52所组成的一个最小系统电路图：图3-7 最小系统电路图3.1.5电源Atmel89C52和L298都需要5V工作电源，用4节5号电池夹装4节电池提供芯片正常工作电压。
而直流电机和风扇都采用6节5号电池夹装6节电池供电。
100uF、0.1uF电容能够实现输入输出电压的滤波。
这样，芯片与电机、风扇都能在正常电压范围内工作。
3.1.6系统原理图及元器件1.系统电路原理图图3-8 系统电路原理图2.元器件清单3.1.7 PCB设计制作气体监控器电路板的PCB图，流程如下：1．根据该器件所能实现功能进行电路图的设计，画出电路图。
2．对该电路图进行检测查看是否有错误。
3．检查无误后，利用Protel软件对该电路图的设计生成PCB图。
4．根据所需PCB器件对PCB板进行划分大小，分层。
5、考虑到对该报警器外壳的设计需要进行PCB各器件的排板。
6．排好板后，根据原理图对PCB图进行布线，先从电源正极开始画电源线+12V，绕PCB板到一定的角度，然后将各个需要+12V电源的器件与之连接。
7．用同样的方法对VCC进行布线。
8．进行自动布线。
9．检查无误后，对该PCB图进行敷铜。
PCB图即完成。
注：在布线后，一定要仔细检查各元件的接法是否与原理图一致。
适时要对原理图以及PCB进行保存，以防改动丢失。
图3-9 系统PCB设计图3.1.8系统硬件资源清单3.2软件设计3.2.1程序流程图3.2.2传感器及A/D转换程序设计在传感器检测的时候，主要分为两部分，火焰传感器和红外光电传感器。
单片机P1口的八个发光二极管发光个数分别来标志是否有障碍物和火源远近的程度。
那火焰传感器来说，在这里就需要将采集到的模拟信号转化为数字信号，这样才能让单片机处理。
在采集到模拟信号后将它转化为数字信号后，返回一个转换值(Temp)进行判断，将此信号分为8个区段，对应区段表示随着火源远近的程度，当LED仅有小于四个亮时，表示没有火源；LED=1变化为LED=0的个数依次增加，当LED全部亮时说明灭火小车距离火源最近。
红外光电传感器的实现原理与火焰传感器原理相同。
用基本相同的子程序控制，共同组成传感器模块，分别实现火焰检测功能和实时避障功能。
当检测出火焰或前方有障碍物时即让蜂鸣器报警的数字信号由song=1变为song=0单片机接受处理控制。