灭火机器人控制系统软件设计.doc

摘要

第一章 绪论

1.1 课题研究背景、目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 机器人的发展状况

1.2.2 我国灭火机器人的发展状况

第二章 系统方案的论证

2.1 题目分析

2.2 系统各模块设计方案选择与论证

2.6 灭火区域边界黑线检测模块

2.7 供电电源方案的选择

2.8 显示模块方案的选择

第三章 主要单元电路设计实现及理论分析计算

3.1 电动机 PWM 驱动电路

3.2 障碍物检测模块电路

3.3 火源探测模块电路

3.4 灭火区域边界黑线检测模块———红外光电对管 ST168 电路

3.5 小车行驶路程测量模块——LCD 显示电路

3.5.1 行驶路程测量

6.1 结论

6.2 意义

参考文献

摘要：火灾是当今社会非常严重的灾害之一，造成大量的人员伤亡和财产损失。

而灭火机器人的出现对消防事业的发展有着十分积极的意义

今年是我国举办世博会，为了响应科学世博的精神，本次设计是一个基于

单片机技术、智能控制技术、传感器技术、机电一体化技术及机器人学为

一体研制的一个能自动寻找火源、自动避障、自动扑灭静止及移动火源的

智能机器人灭火系统。同时具有自动返回安全区、显示灭火机器人的全过

程经过路程等功能。根据论文要求，灭火机器人从安全区域启动后，寻找

一个火源并灭火。

as one can be developed for fire, automatic obstacle avoidance, automatic extinguish the fire static

and mobile robot fire-extinguishing systems. With automatic return fire safety, show the whole

journey through the robot etc. Function. According to the paper, fire safety requirements from the

start area robot, looking for a fire and fire.

Key words: AT89S52 ;the method of traversal; seeks the track; hydrant intelligent robot

第一章 绪论

机器人学是分析，设计，研究和发展机器人的学科。是一门涉及机构学，机

械设计，自动控制，电子学，计算机，传感器，人工智能和防生学等多学科交叉

的综合性学科。内容广泛，主要包括：①机器人的结构。②机器人的运动学和动

力学。③机器人的运动控制。动力学控制和柔顺控制。④机器人的传感器。⑤奇

迹人的编程语言。⑥机器人基于知识的智能控制。

用机器人中的重要一员，有着十分实际的应用价值。由于灭火机器人的独特的特

性，一直是国内外学者研究的热点。其中行走路线与寻找火源是灭火机器人控制

1 绪论 主要介绍了课题的研究的背景目的及意义，机器人的发展历史概述和

3 系统软件设计 主要实现第 2 章的设计，并提出比较可靠有效的寻火源方法，

从软件角度分析可系统抗干扰的可靠性设计。

4 软件调试工具与软硬件联合调试，对编程环境和编程与员做了简略介绍。软

硬件联合调试和系统测试记录。

5 结束语 结论是对整个设计的总结，提出了本设计的不足和缺陷。

致谢辞 感谢在毕业设计过程中给过我帮助的毕锐老师

1.1 课题研究背景，目的及意义

近年来随着我国科技的进步，机器人的发展也是突飞猛进。今年是世博年，为

了落实科技世博的精神，我国在科技上的投入也大大的增加，机器人这一热门领

域自然也包括在内。由于机器人独特的特性是可以代替人类在一些特殊的危险环

境下从事工作。例如：核电站，火灾，地震等场所。从而大大的降低人员的危险，

机器人还能执行一些人员无法完成的任务。所以机器人有很大的实际应用价值。

灭火机器人作为其中一种也就应孕而生。随着我国经济的发展，物质财富的急剧

增加和新能源，新材料，新设备的广泛利用，火灾发生的频率也越来越多，造成

的损失也越来越大。80 年代，我国共发生火灾约 37.6 万起，死亡 18644 人，直

接经济损失 32.2 万元；90 年代我国共发生火灾 62.9 万起，死亡 23715 人，直接

经济损失 96.6 亿元，而在 21 世纪，仅 4 年的时间我国共发生火灾 90.9 万起，死

亡 10059 人，世界经济损失约 60.3 亿元。面对残酷的现状，使用灭火机器人在

恶劣的环境下执行任务，减少人员的伤亡，降低经济损失成为一项不错的方法。

1.21 机器人的发展状况

如说日本，第二次世界大战后，日本的劳动力本来就紧张，而高速度的经济发展

更加剧了劳动力严重不足的困难。正是由于日本当时劳动力显著不足，他迫切需

要一种机器人来进行大批量的制造，提高生产效率降低人的劳动强度，这是社会

发展本身的一个需求。另一方面它也是生产力发展的需求的必然结果，也是人类

自身发展的的必然结果，那么人类的发展随着人们这种社会发展的情况，人们越

来越不断探讨自然过程中，在改造自然过程中，认识自然过程中，实现人们对不

可达世界的认识和改造，这也是人们在科技发展过程中的一个客观需要。但另一

方面，尽管人们有各种各样的好的想法，但是他也归功于电子技术，计算机技术

以及制造技术的发展而提供的强大的技术保证。

机器人有三个方面是我们必须要去发展的理由：一个是机器人干人不愿意干的

的机器人，都是人们不可达的工作。上述方面的三个问题，也就是说机器人发展

的三个理由。

那么什么是机器人呢?这个问题是一个非常有意思的一个问题。但人们一般的

理解，机器人是具有一些类似人的功能的机械电子装置或者叫自动化装置，它仍

然是个机器。它有三个特点：一个是有类人的功能，比如说作业功能；感知功能；

行走功能；还能完成各种动作，它还有一个特点是根据人的编程能自动的工作，

这里一个显著的特点，就是它可以编程，改变它的工作、动作、工作的对象和工

作的一些要求。它是人造的机器或机械电子装置，所以这个机器人仍然是个机器。

但是目前还没有一个统一的有关机器人定义，一般来说我们认为机器人是计算机

控制的可以编程的目前能够完成某种工作或可以移动的自动化机械，这是美国工

是把人从繁重的体力劳动中解放出来的一个例子。

机器人有三个发展阶段，那么也就是说，我们习惯于把机器人分成三类，一

种是第一代机器人，那么也叫示教再现型机器人，它是通过一个计算机，来控制

一个多自由度的一个机械，通过示教存储程序和信息，工作时把信息读取出来，

然后发出指令，这样的话机器人可以重复的根据人当时示教的结果，再现出这种

动作，比方说汽车的点焊机器人，它只要把这个点焊的过程示教完以后，它总是

重复这样一种工作，它对于外界的环境没有感知，这个力操作力的大小，这个工

件存在不存在，焊的好与坏，它并不知道，那么实际上这种从第一代机器人，也

就存在它这种缺陷，因此，在 20 世纪 70 年代后期，人们开始研究第二代机器人，

叫带感觉的机器人，这种带感觉的机器人是类似人在某种功能的感觉，比如说力

运动，感知思维和人机通讯的这种功能和机能，那么这个目前的发展还是相对的

只是在局部有这种智能的概念和含义，但真正完整意义的这种智能机器人实际上

并没有存在，而只是随着我们不断的科学技术的发展，智能的概念越来越丰富，

它内涵越来越宽。

　 那么从三代机器人发展过程中，从另一个方面，我们对机器人从应用的角度

进行了分类，比如说工业机器人，它包括点焊、弧焊、喷漆、搬运、码垛，在工

业现场中工作的这种机器人，我们统称为工业机器人，那么从不同的应用中，到

水下去作业的叫水下机器人，到空间作业的叫空间机器人，同时又存在农业、林