天津理工大学乐高小车说明书参考.docx

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天津理工大学乐高小车说明书参考

创新设计

课题：

小小灭火车

指导教师：

郑老师武老师

本组成员：

胡士星吴铁男颜博潘正

2006年11月

课程成绩评价表

姓名

年级专业

工作分工

成绩

胡士星

工程造价05-2班

程序策划设计

吴铁男

工程造价05-2班

调试与修改

潘正

工程造价05-2班

资料收集

颜博

工程造价05-2班

程序策划设计

性能（70%）

美观与创意（30%）

一问题的提出

我们开始了解了乐高玩具，和我们需要创新实践的内容，又通过老师了解了关于我们小组在实践中要做些什么，需要完成什么目标等等。

我们小组经过实践内容的了解情况，最终决定我们小组要设计一辆消防车，具体点说就是一辆能够识别方向且当它遇见火源的时候，它能立即识别火源，停止在火源的附近，随后就启动灭火装置，也就是我们消防车上的风扇，将火扑灭。

我们的设计方案就是一辆能够识别方向寻找火源的自动灭火车。

要设计这样的一辆车，我们需要克服很多困难，并且提出对车的很高的要求。

首先我们要搭建一个虚拟的实物现场，有充足的火源。

我们要设计一些具有一定高度的围墙，在把小车放在任何地方，保证小车能找到火源，并且要把火灭掉。

我们要求无人驾驶的灭火车能在设定的环境内自行搜索，寻找到着火点然后在进行灭火，要完成以上任务，灭火车必须具备一些主要的功能。

1）行走功能，灭火车的行走系统可由LEGO低速电机经齿轮传动适当组合进行减速，驱动履带。

为使行走顺畅灭火车应与墙壁保持一定距离，用接近开关，用滚轮机械结构加触动传感器实现。

也就是说当小车判别好方向时，能顺利地行走，直到再次碰壁时，通过碰撞传感器，然后通过程序的改变来实现小车能改变方向。

直到小车到达火源为止。

2）小车还要具备搜索功能，搜索过程中需要判断和选择合适的道路，用触动传感器判断前面是否碰壁该转弯了。

实现转弯的动作用程序控制，当小车碰撞到周围的墙壁的时候，小车先后退少许，再使一边的轮子反转，另一边的轮子转动，使灭火车向轮子反转的一侧转弯。

然后小车在利用行走功能继续向前走。

直到再次碰到墙，再次利用搜索功能进行搜索转弯。

3）火情发现功能，我们在小车上安装了光传感器，根据它来寻找光源。

在搜索过程中根据火的光判断是否有着火点，灭火车在移动过程中要不断进行检测，发现火情：

根据光线的强弱进行判断，用LEGO光感传感器。

为使火情发现得更快、工作更有

效，选择适当时机让灭火车360°旋转，以便提前发现着火点。

我们用了两个光的传感器使火情发现的更快，定位更加的准确。

4）到达着火现场功能，发现火情并不意味着已经到达现场，只有到达现场才能灭火。

要求灭火车靠近着火点的适当位置，距离太远，无法有效灭火或根本灭不掉，太近则灭火车要被火烧到，造成车辆、仪器损坏（模拟火源则可能被撞倒等）。

这样的问题是我们必须想到的，也是必须要克服的。

经过我们四人和在老师的帮助下，终于解决了这个问题。

我们设计了一个这样的方案——当小车发现火点的时，小车将靠近火点，依靠感光效应，使小车到达一定的距离时候，停止前进，小车将调整准确的位置，完毕后，将停止，在启动灭火装置，将火熄灭。

尽量确保小车不会被损坏。

5）灭火功能，灭火车到达现场后开启灭火装置进行灭火，蜡烛模拟火源。

我们小组设计的灭火设备是风扇。

我们在灭火车的头部安装了一个发动机，搭建风扇，用风力来实现灭火的方法。

二解决方案的选择

我们的灭火车的设计是由两个人来完成的，吴铁男和颜博。

在设计的过程中，我们尝试了很多方案来设计灭火车的基本框架，我们是用皮带装置还是用车轮装置呢？

经过我们的讨论和思考，也考虑到灭火车需要很强的机动性，最后我们达成协议，使用皮带装置，这样小车的行动更加灵活，为小车尽快找到火源提供有利的条件。

皮带装置的灭火车就像一辆坦克一样。

于是我们俩就开始搭建底板，然而我们俩仔细的寻找那些很小的零件，我们尽量使小车比较的牢固。

我们就用了几个比较大的不见平扑在底面。

然后我们就安装齿轮和发动机。

出于全方位的考虑，我们用了两个发动机，固定在底板的中间，再装上一些零碎的部件和皮带，车的整体框架是完成了，然而灭火装置就需要一个发动机，由于材料的有限，我们又向老师借了一个发动机，它是专门负责灭火的。

我们把这个发动机装的车的前面，我们俩认为这样更有利于灭火。

我们俩又在风扇装置的两端的空余地方装上了两个光传感器，这是准确寻找光源用的。

当然车还需要辨别方向，所以要设计一个碰撞结构来改变方向。

当然这种改变方向的装置最好用碰撞传感器了，然而，我们也考虑过用光传感器来辨别方向的，但是为了使程序简单化，车更加的美观，我们还是用了碰撞传感器，碰撞传感器可不是怎么好设计的。

当然我们也根据书上指示来完成碰撞传感器的设计的。

最终我们俩花了两个多小时的时间来完成了车的整体结构的设计，这可是花了我们很大的力气来完成的。

为了使我们的车的外表更美观一些，我们又在车上装了一些装饰品，虽然不怎么时尚，但是我们感觉很不错了。

当我们完成的那一刻，我们很高兴，很自豪，很骄傲，我们终于能自己设计出理想的属于自己的车了。

这是我们从来没有的自豪感。

我们成功了。

为了在这一刻留下纪念意义，我们还和我们的灭火车拍了照片，给以后留下美好的回忆。

三结构拼建

四程序编制

最初程序图（设计思想一）

最初避开程序图：

最初追光程序图：

改进程序图（设计思想二）

最终程序图

最终避开程序与开始的相同！

最终追光程序图如下：

最终灭火程序图：

最终程序流程图

开始→开动A与C电机（车体前进）→判断车前是否碰撞→是：

则反转A与C反转，随机时间（有最大值）以达到左右转向作用→若没有碰撞则直接跳到下一步→进入追光程序→通过容器1和2取得两个光感的数值→分别给容器数值加上一定量→判断1号值是否大于2号容器中的值→若是：

则通过控制电机转动车体→当1号值下降到与2号相等，跳出→若不是，则跳过下一步→判断2号值是否大于1号容器中的值→若是,通过控制电机转动车体→当2号值下降到与1号相等，跳出→若不是，则跳过上一步→进入灭火程序→判断两个光感的值→当其值大于确定阀值时→停止A与C电机，开动B电机（风扇）。

五调试和运行结果

在利用最初的程序时，不知为什么，车体虽然对碰撞的反应非常灵敏，但是当遇到光源时，却很难进入追光程序，而后来，我们又重新单独测试追光程序，效果还不错，对光的反应相当灵敏，但当我们将它放入整个程序时，却又发现了一个致命的错误，即只能对左边的光源有所反应，即向左转，但对右边的光源却视而不见。

整整花了一个整天，才将追光程序调试成功。

当时我们都非常高兴，有一种小小的成就感。

当每一个子程序都正确无误时，就是进行运行阶段了，我们对每个数值都进行了修改和实验，不知进行多少次的测试，最终确定了其数值。

但当第二天运行时，却又发现其数值又不能满足要求，原因是白天和晚上环境不相同的，对光感影响不同，进而影响其灵敏度。

小结

在学习过程中，学生对这门课程十分感兴趣，积极实践，大胆创新；在实践中学习，在实践中创新，使本课程达到了较好的效果。

经过三周的学习，我们感触颇深。

所以记下来此时我们的心情和所学到的，在多少年以后回味，应该是一件美好的事情。