智能灭火机器人Word格式文档下载.docx
《智能灭火机器人Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《智能灭火机器人Word格式文档下载.docx（47页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
6参考文献…………………………………………………26
7源程序……………………………………………………27
前言
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。
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
截至前，消防机器人已经稳步向高端智能机器人前进。
2机器人的相关概况
机器人技术作为20世纪人类最伟大的发明之一，自20世纪60年代初问世以来，经历50年发展以取得长足的进步。
未来的机器人是一种能够代替人类在非结构环境下从事危险、复杂劳动的自动化机器，是集机械学、力学、电子学、生物学、控制论、计算机、人工智能和系统工程等多科学知识于一身的高新技术综合体。
走向成熟的工业机器人，各种用途的特种机器人的多用化，昭示着机器人技术的灿烂明天。
2．1机器人的发展
对于当今世界而言，随时都有可能发生突发事件，例如：
火灾，塌陷，洪涝等。
有些是人可以解决的，而有些却是人类无能为力的。
所以这时就需要机器人来解决。
它可以进入人类无法进入的地方，做许多人做不到的事情，使危害和损失降低。
现在，随着科技的快速发展，国内外对小型智能系统的应用越来越广泛，种类也越来越多。
本题目就是结合相关科研项目而确定的设计类课题，所设计的智能寻迹灭火机器人，能够实现自动发现火源、自动寻迹、自动前进接近火源完成灭火任务的功能。
2.2本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段
本机器人以ARM芯片为控制核心，实现对小车的智能控制。
此控制系统不仅在机器人中有很强的使用价值，在汽车领域，智能家居等方面都有很高的是实用价值，尤其在智能机器人领域有很高发展前景。
所以本设计与实际相联系，具有很重要的意义。
要研究或解决的问题：
在设计上，使用红外传感器采集火源信号并将其信号传给控制器，由控制器做出判断把信号传给驱动电路，驱动风扇完成灭火。
而灭火机器人，则是这发展过程中重要的一种，本文则以简要概括。
3硬件
机器人的尺寸：
长31cm、宽31cm、高27cm范围以内由控制器控制
控制器
稳压板-使程序运行更稳定
灰度检测传感器
把机器人前面多通道地面灰度放置与黑线平齐。
1运行黑白检测程序，点击屏幕，出现红色圆点。
2再把机器人后面多通道地面灰度放置与黑线平齐，
3运行黑白检测程序，点击屏幕，出现红色圆点。
4把机器人放到全白上，点两下屏幕.
5检测正确会出现16个OK
光电传感器
红外光电传感器可以测量10~80cm范围内的物体，并通过模拟信号连接到MF12/MF13控制器上。
有障碍物返回0，无障碍物返回
复眼模块，是由若干个红外感光单元构成的，能够同时多方位测量红外光强弱的电子部件。
通过RS485接口和控制器连接，就可以实现方便、快捷地读取多个方向的火焰（红外光）强度。
/读取对应复眼传感器32（调制复眼14通道）各个方向上读数最大值，EYE表述的是对应的复眼编号，范围0或者1
IntEyeInMax（）；
/读取复眼传感器22（调制复眼14通道）各方向上最大值所在方向编号
IntEyeInMax
执行机构
4软件电路设计
软件，总体设计方案
整个电路分为驱动电机模块、寻迹传感器模块、单片机控制模块、火源传感器模块、风扇模块、电源模块六个模块。
首先利用红外对路面信号进行探测，利用火源传感器检测火源信号，两种信号经过处理之后，送给单片机控制模块进行实时运算，输出相应的信号给驱动电机模块驱动电机转动，从而控制整个小车的运动灭火机器人，小车的方案设计与论并利用开发板做控制驱动小车。
VJC程序介绍
：
用VJC编写程序时，要在模块库中选择你所需要的模块，将它拖入到流程图生成区，并且将此模块与程序主体连接上，才能在程序中发挥作用。
模块一旦连接上，在JC代码显示区（参见图4-1）就会自动生成与之相对应的JC代码，当流程图完成后，JC代码程序也就形成了，这也是程序有效的一个标志。
如果没有连接上，JC代码显示区就不会出现相应的代码，这时模块对程序不起作用。
要在程序的末端新增一个模块，先在模块库中点击需要增加的模块，模块就可随光标移动了，将新增模块拖到流程图生成区中，放在程序末端，光标的顶点放在上方模块的红点处，单击鼠标，新增模块就与程序主体连接上了。
注：
单击菜单栏中的视图选项卡，在下拉菜单中选择“连接指示”选项，可以显示/隐藏模块上的红点。
1）打开JC代码显示区，观察是否生成了与新增模块对应的JC代码。
下面介绍两种需要“移动”操作的情况：
要将图6－2中模块B调整到模块C的后面，步骤可参看图6-2
（1）-（6）。
图6-2调整程序的前后顺序
子程序
有时候要求某一段功能需要在程序中重复出现，或者复杂的程序需要进行局部封装，就可以用到子程序。
VJC-POWERON能很方便地支持子程序,与多任务。
可以同时创建多达10个子程序与16个子任务。
子程序与子任务的编程方法将在后面将详细介绍，这里先来看看与之相关的程序模块。
――结束模块――
图标
模块
对话框
无设置对话框
1）功能：
用于给主程序或任务加一个结束标志，该模块产生JC代码return;
。
结束模块后不能再连接其他模块。
2）操作：
将“结束”模块移到流程图生成区，并连接在主程序或任务的结束位置。
――新建子程序――
把需要重复使用的一组模块新建为“子程序”，便于在主程序中调用，以精简程序。
新建子程序是一个特殊的模块，它是子程序调用的第一步。
其操作如下：
a）用鼠标点击“程序模块库”中的“新建子程序”模块，就会弹出一个新建子程序对话框。
在对话框中“子程序位置”下，有两个选项：
“系统子程序”和“其它程序……”。
“系统子程序”提供常用的子程序模板；
“其它程序……”可以选择任何已编制程序，以调用其中存在的子程序。
当选择“系统子程序“时，右边的列表框中显示了系统提供的常用子程序模板。
其中“自定义”选项可用来建立一个新的子程序，你可以在子程序名称处为这个子程序命名。
当选择“其它程序……”时，会弹出一个对话框，在这里我们可以选择任一流程图文件，如果该流程图文件包含子程序，列表框中就会出现存在的子程序名，用户也可以调用这些子程序。
新建子程序“确定”后，会自动进入该子程序的编辑窗口，可以像编辑主程序一样编辑子程序。
每个子程序都有独立的编辑窗口。
b）新建子程序不能超过10个。
――子程序――
调用一个“子程序”，只能在主程序中使用。
只有在新建了子程序之后这个模块才能在主程序界面中出现。
子程序可以调用子程序，但不能调用自己。
如果新建了子程序，在主程序窗口（主程序窗口可以用工具栏中的“主程序”快捷按钮
切换），在“程序模块库”中可以看到新建的“子程序”模块的图标。
子程序模块可以象其他模块一样移入到流程图生成区，连接在主程序中使用。
在子程序模块上双击鼠标左键，可打开子程序对话框，选择“编辑”按钮，即可进入此子程序的编辑界面。
――子程序返回――
结束一个用户“子程序”。
此模块在子程序编辑界面中出现，只能在子程序中使用。
将“子程序返回”模块从“程序模块库”移到流程图生成区，并连接在子程序的结束位置。
——自定义模块——
提供用户自定义功能，利用该模块直接用JC代码进行编写程序。
用鼠标将“自定义”模块移到流程图生成区并连接在程序中的相应位置。
设置时，鼠标左键双击“自定义”模块，在弹出的对话框中编写JC代码。
3）设置参数说明：
在文本框中编写所需JC代码。
注意：
编写JC代码时应确保语法无误，否则流程图文件无法下载。
自定义子程序
建立自定义子程序的操作如下：
点击“程序模块库”中的“新建子程序”模块，在弹出的对话框中选择“自定义”，并为子程序命名，按“确定”后就会进入子程序的编辑窗口。
在子程序的编辑窗口中，可以和主程序一样编辑子程序。
执行器模块、传感器模块和控制模块在子程序中都可以使用。
但是子程序的程序模块库没有“任务开始”、“结束模块”和“新建子程序”模块，只有“子程序返回”模块，这是和主程序不同的地方。
子程序编辑完成后，用工具栏中的“主程序”快捷按钮
切换到主程序窗口，在程序模块库中就会有刚才编写好的子程序模块。
将子程序模块移入到流程图生成区，与主程序相连，就完成了自定义子程序的调用。
硬件电路，软件电路
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mf13内核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的任务是在空地中，随机在其中一个位置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。
根据要求及功能需要，灭火机器人的总体结构，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。
由于嵌入式微处理器对实时任务具有很强的支持能力，能够完成多任务并且具有较短的中断响应，因此在设计过程中选用以嵌入式微处理器mf13为核心的控制器，，每秒可执行一亿一千万条机器指令。
为提高端口数值读取速度，使机器人能对周围环境信息做出迅速判断，本设计在主芯片上设置了ADC0～ADC7（P4.0～P4.7）８路数据输入端口，每秒可实现50万次数据采集；
另外又设置20路数据输入端口，通过ATMEGA816-PC辅助单片机连接到主芯片上，用以读取远红外传感器组及检测端口的数值，每秒可实现1000次数据采集。
本设计还设置了4路PWM控制信号输出端口，用以驱动4路大功率直流电机，实现对转速的精确调节；
此外，还设置了7路Do数字输出端口，用以驱动伺服电机、蜂鸣器、继电器、发光二极管等。
为了给庞大和复杂的程序提供更多的执行空间，本设计附加设置了100KB的数据存储器（RAM）和512KB的程序存储器（FlashROM），用以存储更多的数据和命令。
2）直流电机驱动电路由于需要，机器人要在避免碰撞的前提下尽可能提高速度，因此要求具有更大功率的驱动器和更灵敏的控制方式。
为此本文采用的电机驱动电源电压为16.8V，电流为20A；
采用占空比范围为0～95%的4路PWM信号控制直流电机，以实现精确的调速。
由于电机功率较大，并要求能实现双向、可调速运行，本文设计了半桥式电力MOSFET管，成功实现了对电机的控制。
2路PWM信号通过IR半桥驱动器（half-bridgedriver）和相应保护电路连接至型号为IRF2807的MOSFET管，控制电源与电动机连接线路的通与断，达到控制电机速度的目的。
当PWM信号占空比较大时，线路导通时间长，电机速度大；
相反，当PWM占空比较小时，线路导通时间短，电机速度小。
4个MOSFET管在不同时刻导通组合，实现控制电机转动方向：
当MSFET管1和4导通时，电机端口1为正、2为负，电机正转；
当MOSFET管2和3导通时，电机端口2为正、1为负，电机反转。
5总结
在小组成员的共同努力下，通过大量测试调试表明，小车能够较好的完成题目要求的基本要求。
我们在完成基本任务的基础上想更好的方案。
尽可能的减小时间。
消防小车从硬件到软件都以达到预期的目的。
由于时间关系对于更好的方案有待讨论。
6.2小组心得体会我们从中收获了很多宝贵的知识，提高了团队协作能力，增强了团队意识。
对于做控制类小车题目的我们来说，需要很强的动手能力，我们在做车的过程中受益匪浅。
更让我们了解整个过程中应注意的问题，以及避免问题的方法，和对于应急事件的处理。
这对于我们毕业进入社会有着很大的帮助。
也锻炼了我们的意志力与坚定信心的能力，让我们在压力下，一步一步接近成功。
欢乐与汗水伴随着我们成长。
参考文献
[1]蒋新松.机器人与工业自动化[M].石家庄：
河北教育出版社，2003.
[2]王耀南.机器人控制工程[M].北京：
科学出版社，2004.
[3]倪星元，等.传感器敏感功能材料及应用[M].北京;
化学工业出版社，2005.
[4]南宫好友.传感器入门[M].北京：
科学出版社，2000.
[5]许大中等.电机控制[M].浙江大学出版社，2002.
[6]康华光.电子技术基础模拟部分（第四版）[M],北京：
高等教育出版社。
[7]刘海波，21世纪智能机器人发展预测[J]，机器人，13卷4期
[8]张钹，智能机器人的现状及发展[J]，科技导报，6/1992
[9]孙华,陈俊风,吴林.多传感器信息融合技术及其在机器人中的应用[J].传感器技术,2003,22
原程序
#include"
MF12_LIB.h"
floattim_1=0.0f;
floatbat_1=0.0f;
intmic_1=0;
intgi_1=0;
intgi_2=0;
intgi_3=0;
intma_1=0;
intma_2=0;
intma_10=0;
inteye_1=0;
voidSubRoutine_1（）;
voidSubRoutine_2（）;
voidSubRoutine_3（）;
voidSubRoutine_4（）;
voidSubRoutine_5（）;
voidSubRoutine_6（）;
voidSubRoutine_7（）;
voidSubRoutine_8（）;
voidSubRoutine_9（）;
voidSubRoutine_10（）;
voidSubRoutine_11（）;
voidSubRoutine_12（）;
voidSubRoutine_13（）;
voidSubRoutine_14（）;
voidSubRoutine_15（）;
/*前右墙走*/
voidSubRoutine_1（）
{
ma_1=AI（5）;
ma_2=AI（6）;
if（ma_1>
300）
{
SetMoto（0,34）;
SetMoto（1,90）;
}
else
if（ma_2>
SetMoto（0,80）;
SetMoto（1,100）;
SetMoto（0,100）;
SetMoto（1,80）;
}
/*后右墙走*/
voidSubRoutine_2（）
ma_1=AI（10）;
ma_2=AI（11）;
SetMoto（0,-90）;
SetMoto（1,-30）;
SetMoto（0,-100）;
SetMoto（1,-80）;
SetMoto（0,-80）;
SetMoto（1,-100）;
/*后左墙走*/
voidSubRoutine_3（）
ma_1=AI（8）;
ma_2=AI（7）;
SetMoto（0,-30）;
SetMoto（1,-90）;
SetMoto（1,-60）;
/*前左墙走*/
voidSubRoutine_4（）
ma_1=AI（3）;
ma_2=AI
（2）;
SetMoto（0,90）;
SetMoto（1,34）;
/*前追光*/
voidSubRoutine_5（）
eye_1=EyeChMaxEx（EYE_0）;
if（eye_1==0）
SetMoto（0,60）;
SetMoto（1,-10）;
if（eye_1==1）
SetMoto（1,0）;
if（eye_1==2）
SetMoto（1,15）;
if（eye_1==3）
SetMoto（1,25）;
if（eye_1==4）
SetMoto（1,35）;
if（eye_1==5）
SetMoto（1,60）;
if（eye_1==6）
SetMoto（0,35）;
if（eye_1==7）
SetMoto（0,25）;
if（eye
升级会员 