关于灭火机器人的设计

关于灭火机器人的设计参赛组别：本科生组组员：田琪、李初民、杜鹏、王锂里随着社会的进步，机器人技术的不断发展使得机器人的应用领域不断扩展，从以往的多应用于工业领域而逐渐融入人们的生活。消防机器人作为消防部队的新兴力量，加入了抢险救灾的行列。其快速、准确地应对突发火灾成为公共场所和家庭抢险必不或缺的新兴支柱。所以，为了更好的为生活服务，灭火机器人的设计制造和优化发展势在必行。形形色色的灭火机器人美国海军研究局研发新型海军灭火机器人消防侦查灭火机器人LUF60灭火水雾机器人智能避障灭火机器人美国海军研究局研发新型海军灭火机器人ASH下体部分ASH机器人将能够理解舰上工作人员的手势信号，定位火灾发生的地点，并利用灭火设备将火源扑灭。ASH机器人将装备特殊传感器和红外摄像机，这些设备能够帮助ASH机器人透过烟雾观察对面情况，并能够在低可见度的区域工作。研究人员表示，ASH机器人的出现并不意味着会完全取代舰上的人类消防员，人类消防员在某些方面能发挥其独到的作用，设立ASH机器人的目的完全是为了减少人员伤亡，在人类无法介入的危险区域开展救援工作ASH机器人发现火情后，将会首先使用灭火器灭火，然后再利用人类消防员所使用的手持式喷水管扑灭余焰。此外，ASH机器人还将装备附带喷管的装填有灭火泡沫的背包。LUF60灭火水雾机器人LUF60灭火水雾机器人价值170万元。这款灭火雪炮机器人集排烟、稀释、冷却等功能于一体，可在300米距离内进行遥控操作，主要用于隧道、地下仓库等封闭环境内的抢险救援。消防侦查灭火机器人消防灭火机器人、消防侦察机器人，这两类机器人移动载体均采用关节－轮（履带）式设计，可上下楼梯和原地转弯，机动性强，能替代救援人员进入易燃易爆、有毒有害、缺氧、浓烟等危险灾害现场，智能避障灭火机器人智能避障灭火机器人技术融合机械、电子、传感器、计算机、人工智能等许多学科的知识，涉及到当今许多前沿领域的技术。该设计以51单片机作为核心控制模块，此外还有驱动电路、电源模块、传感器模块以及灭火装置。该系统用两个红外传感器采集信号与单片机配合实现避障功能；利用火焰传感器组采集火源信息，快速精确定位到火源位置；利用风扇模拟灭火功能ArduinoMEGA是ATmega1280单片机为核心的微控制器，具有54个数字I/O接口，16个模拟I/O接口，4组UART使用16MHz晶振。由于ATmega1280单片机内嵌Bootloader，因此能夠通过USB接线直接下载程序而不需经过其他下载线或者编程器，大大降低开发成本，只需用USB连接线插入电脑即可开始使用。控制器供电部分人性化设计，可选择USB接口直接供电或者使用AC－DC适配器、电池作为外部供电电源。Arduino开发IDE接口基于开放源代码，可以免费下载使用开发出更多的互动作品。机器人控制器可以控制多达32个伺服电机协调动作，具有位置控制以及速度控制，既可以用PC机做上位机通过软件控制，也可以添加其他模块脱机工作。通过PC机操作上位机软件给控制器传递控制指令信号，即可实现多路伺服电机单独控制或同时控制。也可以用带串口的微处理器作为上位机组合使用。控制指令精简，控制转角精度高，波特率可以实时更改，体积小，重量轻，其可作为类人型机器人、仿生机器人、多自由度机械手的主控制器。32路舵机控制器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，其中红外光波长在940纳米附近时，其灵敏度达到最大。传感器特设M3固定安装孔，调节方向与固定方便易用，它可以当做机器人的眼睛来寻找火源或光源火焰传感器在有效探测范围内自动标定，无需任何人工调整就可以获得障碍物准确的距离。令机器人像蝙蝠一样通过声纳来感知周围的环境，可以根据障碍物的距离精确控制电机运行，从而使机器人轻松地避开障碍。超声波传感器双履带的设计能大大增强道路通过性，甚至爬楼梯双履带结语机器人的未来将更加美好，让我们一起为之奋斗。