火灾预警机器人设计课程设计-毕设论文

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1、火灾预警机器人设计沈 阳 工 程 学 院课 程 设 计设计题目： 火灾预警机器人设计 系 别 测控技术与仪器系 班级 测控本101 起止日期：2011年7月15日起至2011年7月19日止沈阳工程学院课程设计任务书课程设计题目： 火灾预警机器人设计 系 别 测控技术与仪器系 班级 测控本101 课程设计进行地点： F430 任 务 下 达 时 间： 2013 年 7 月 15 日起止日期：2013 年 7 月15日起至 2013 年 7 月19日止 教研室主任 年 月 日批准火灾预警机器人设计1 设计主要内容及要求1.1设计目的： （1）了解机器人技术的基本知识以及有关电工电子学、单片机、机械

2、设计、传感器等相关技术。 （2）初步掌握机器人的运动学原理、基于智能机器人的控制理论，并应用于所设计的机器人中。 （3）通过学习，具体掌握机器人的控制技术，并使机器人能独立执行一定的任务。1.2基本要求：（1）要求设计一个具有火灾预警灭火功能的机器人； （2）要求设计机器人的行走机构，控制系统、传感器类型的选择及排列布局。 （3）要求机器人具有火灾预警功能，避障功能（不能撞到障碍物上），模拟灭火功能。1.3发挥部分：自由发挥（1）声控启动，完成在房间内寻找火源并将火扑灭在扑灭火源以后停止工作。（2）通过在灭火风扇的两侧安装两个火焰传感器，在风扇轴的下部安装舵机，通过火焰传感器采集的外部数据，舵

3、机控制风扇旋转至火焰较多的方向，实现更有效的灭火。（3）小车不仅能够直线前进，而其能够在原地进行360自由转向2 设计过程及论文的基本要求：2.1 设计过程的基本要求（1）基本部分必须完成，发挥部分可任选；（2）符合设计要求的报告一份，其中包括总体设计框图、电路原理图各一份；（3）设计过程的资料、草稿要求保留并随设计报告一起上交；报告的电子档需全班统一存盘上交。2.2 课程设计论文的基本要求（1）参照毕业设计论文规范打印，包括附录中的图纸。项目齐全、不许涂改，不少于3000字。图纸为A4，所有插图不允许复印。（2）装订顺序：封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要、关键词、目录、正文（设计题目、

4、设计任务、设计思路、设计框图、各部分电路及相应的详细的功能分析和重要的参数计算、工作过程分析、元器件清单、主要器件介绍）、小结、参考文献、附录（总体设计框图与电路原理图）。(3)时间进度安排顺序阶段日期计 划 完 成 内 容备注12013.7.15讲解主要设计内容，学生根据任务书做出原始框图打分22013.7.16检查框图及初步原理图完成情况，讲解及纠正错误打分32013.7.17检查逻辑图并指出错误及纠正；讲解原理图绘制及报告书写打分42013.7.18继续修正逻辑图，指导原理图绘制方法，布置答辩打分52013.7.19答辩、写报告打分2013-7-15沈 阳 工 程 学 院 火灾预警机器人

5、课程设计成绩评定表系（部）： 测控技术与仪器系 班级： 测控本101 学生姓名：张淼龙 指 导 教 师 评 审 意 见评价内容具 体 要 求权重评 分加权分调研论证能独立查阅文献,收集资料；能制定课程设计方案和日程安排。0.15432工作能力态度工作态度认真，遵守纪律，出勤情况是否良好，能够独立完成设计工作， 0.25432工作量按期圆满完成规定的设计任务，工作量饱满，难度适宜。0.25432说明书的质量说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表完备，书写工整规范。0.55432指导教师评审成绩（加权分合计乘以12） 分加权分合计指 导 教 师 签

6、 名： 年 月 日评 阅 教 师 评 审 意 见评价内容具 体 要 求权重评 分加权分查阅文献查阅文献有一定广泛性；有综合归纳资料的能力0.25432工作量工作量饱满，难度适中。0.55432说明书的质量说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表完备，书写工整规范。0.35432评阅教师评审成绩（加权分合计乘以8）分加权分合计评 阅 教 师 签 名： 年 月 日课 程 设 计 总 评 成 绩分III中 文 摘 要在现代工业生产中，机器人已成为人类不可或缺的好帮手；在航空航天、海底探险中，机器人更是能完成人类所难以完成的工作。随着计算机、人工智能和光

7、机电一体化技术的迅速发展，机器人已经不仅仅局限于在工业领域的应用，它还将发展成具有多传感器的智能型机器人。人工智能是一门研究人类智能机理和如何用计算机模拟人类智能活动的学科。经过50多年的发展，人工智能已形成极广泛的研究领域，并且取得了许多令人瞩目的成就。智能机器人技术综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感器技术、人工智能、仿生学等多学科结合形成的高新技术，集成了多学科的发展成果，代表高技术的发展前沿。智能机器人的研究，大大促进了人工智能思想和技术的进步，渐渐成为一个备受关注的分支领域。火灾预警机器人技术是将传感器技术、通讯技术和智能化信息、单片机处理技术应用于火灾预防、拯救的一项综合性技术

8、。它集计算机技术、位处理技术控制检测技术、现场总线技术、通讯技术、人工智能技术、网络技术于一体，具有速度快、精度高、实时性好、可直接与城市消防中心的计算机联网等突出优点，充分体现了火灾预警控制系统以预防为主、及时发现火情，及时控制火情、有效保护社会财产的安全发挥了巨大的作用。关键词 智能型机器人 多学科结合 火灾预警 保护社会财产目 录火灾预警机器人设计III1 设计主要内容及要求III2 设计过程及论文的基本要求：IV2.1 设计过程的基本要求IV2.2 课程设计论文的基本要求IV中 文 摘 要VI目 录VII1设计目的及基本要求11.1设计目的11.2基本要求11.3 发挥部分12 设计思

9、路22.1系统总体结构的设计22.2环节设计及思路33 软件流程图44各部分程序设计54.1 火焰探测部分54.2小车驱动部分64.2.1直流电机的结构特点64.2.2直流电机的机械特性74.2.3 直流电机驱动电路74.2.4 电机驱动电路的设计84.2.5 语音辨识电路94.3小车寻火部分94.4小车灭火部分114.5小车声光报警部分125 工作过程分析135.1软件控制器的选择135.2软件控制灭火机器人寻找火源流程图145.3 避障行走灭火子程序流程图156 实际灭火问题167 主要元器件介绍187.1 PbS光敏电阻简介187.2 LM298电机驱动芯片简介18小 结19致谢20参考

10、文献21附录221设计目的及基本要求1.1设计目的（1）了解机器人技术的基本知识以及有关电工电子学、单片机、机械设计、传感器等相关技术。 （2）初步掌握机器人的运动学原理、基于智能机器人的控制理论，并应用于所设计的机器人中。 （3）通过学习，具体掌握机器人的控制技术，并使机器人能独立执行一定的任务。1.2基本要求（1）要求设计一个具有火灾预警灭火功能的机器人； （2）要求设计机器人的行走机构，控制系统、传感器类型的选择及排列布局。 （3）要求机器人具有火灾预警功能，避障功能（不能撞到障碍物上），模拟灭火功能。1.3 发挥部分（1）声控启动，完成在房间内寻找火源并将火扑灭在扑灭火源以后停止工作。

11、（2）通过在灭火风扇的两侧安装两个火焰传感器，在风扇轴的下部安装舵机，通过火焰传感器采集的外部数据，舵机控制风扇旋转至火焰较多的方向，实现更有效的灭火。（3）小车不仅能够直线前进，而其能够在原地进行360自由转向2 设计思路2.1系统总体结构的设计本次设计的题目是火灾预警机器人，总体要实现的设计要求为机器人在启动后通过火焰传感器，烟雾传感器寻找到附近能够探测到的火源，然后通过距离传感器，避障传感器，控制小车到达火焰的附近，再通过风扇将前方的火焰扑灭，在整个过程中，小车拉响蜂鸣器和报警灯，总体结构的方框图如下：信 号 采 集 电 路 设 计声 光 报 警 电 路 设 计电 机 驱 动 模 块 设

12、 计距 离 传 感 器 模 块 设 计避 障 传 感 器 模 块 设 计驱 动 灭 火 电 路 设 计 图2.1总体设计方块图2.2环节设计及思路在此次设计中，我将涉及的环节分为大致四个部分：即火焰检测部分，报警部分，驱动和避障部分，灭火部分，各部分的环节设计和部件选择将在下面做简要叙述，具体的内容在第四部分的硬件设计中指出。火焰检测部分：由于燃烧的明火状态，应在第一时间感应到，所以在传感器的选择上我选择了光敏电阻对明火感应，它能立即产生跳变信号输入给控制器。报警部分：当传感器发现有燃烧状况时，必须要发出报警信号以提示室内人员进行疏散和就火行动。所以报警功能相当重要。声光报警电路主要是通过送给

13、单片机一个信号，然后利用I/O连接LED灯，进行闪烁报警，和搭建电路连接蜂鸣器进行声音报警。由于蜂鸣器的声音过小，我选择在蜂鸣器前加一个KD9561构成音响报警电路。驱动和避障部分：经过反复考虑论证，我制定了左右两轮分别驱动，前后万象轮转向的方案，即左右轮分别用两个转速和力矩基本完全相同的直流电机进行驱动，前后装两个万象轮。这样，当两个直流电机转向相反，同时转速相同时就可以实现电动车的原地旋转，由此可以轻松实现小车坐标不变的90度和180度转弯。在安装时并不把两个万象轮安装在同一平面上，小车前进时，左右两驱动轮和前万象轮形成三点结构，这种结构使小车在前进时比较平稳，可以避免出现前后两轮过低而使左右两驱动轮驱动力不够的情况。为了防止小车重心偏移，后万向轮起支撑作用。 灭火部分：我选用了风扇对火焰进行灭火，因为可以通过单片机的编程灵活控制风扇的风量大小，而且轻便安全，不会造成资源的浪费。3 软件流程图开始程 序