一種智能競(jìng)技滅火機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種滅火機(jī)器人，特別涉及到一種智能競(jìng)技滅火機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著智能科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，智能機(jī)械設(shè)備不斷的在實(shí)際生產(chǎn)和生活中扮演者重要的角色，特別是在高危險(xiǎn)的環(huán)境中很好的代替人類去完成人類難以完成的任務(wù)和工作。其中，滅火機(jī)器人的設(shè)計(jì)主要目的是在危險(xiǎn)的火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)中代替人類去完成尋找火源并準(zhǔn)確快速的滅掉火，以降低人員和財(cái)產(chǎn)的損傷程度，提高工作效率。本文旨在設(shè)計(jì)一款智能滅火機(jī)器人，采用AS-MFlO內(nèi)核為32位的ARM Cortex?-M3控制器，構(gòu)建各個(gè)硬件和軟件功能模塊，運(yùn)用經(jīng)典的PID算法，進(jìn)行機(jī)器人姿態(tài)糾正，來(lái)提高滅火效率以及降低火災(zāi)帶來(lái)的損失。將火災(zāi)消滅在萌芽期，使家人和社會(huì)人員少一分擔(dān)心，多一份安全感和舒適感。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的在于提供一種智能競(jìng)技滅火機(jī)器人，不但在比賽中提高了滅火的效率，安全可靠，而且實(shí)現(xiàn)全智能化。在實(shí)際生活中，代替人工去完成一些火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的救火任務(wù)，避免人工滅火帶來(lái)的危險(xiǎn)，降低了財(cái)產(chǎn)損失。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種智能競(jìng)技滅火機(jī)器人，主要包括AS-MFlO內(nèi)核為32位的ARM Cortex?-M3控制器、紅外測(cè)距傳感器、灰度傳感器、復(fù)眼傳感器、聲音啟動(dòng)模塊、風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路模塊，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、電機(jī)、8v直流電源和24v直流電源，其特征是:24v電源模塊連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、紅外測(cè)距傳感器、灰度傳感器、復(fù)眼傳感器、聲音啟動(dòng)模塊、8v直流電源連接到32位的ARM Cortex?-M3控制器上，32位的ARM Cortex?-M3控制器連接到風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路模塊和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊連接到4個(gè)24v直流電機(jī)，風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路模塊連接2個(gè)Sv直流電機(jī)。
[0005]本實(shí)用新型所述AS-MFlO內(nèi)核為32位的ARM Cortex?-M3控制器，將外界傳感器傳送來(lái)的數(shù)字和模擬信號(hào)進(jìn)行處理，由內(nèi)核的程序進(jìn)行數(shù)字處理，然后發(fā)送命令給電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路模塊，控制4個(gè)24v電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0006]本實(shí)用新型所述聲音啟動(dòng)模塊，采集的聲音信號(hào)為600—1000HZ的頻率范圍，使發(fā)送給控制器的信號(hào)發(fā)生突變，控制器由此認(rèn)為有特定的聲音信號(hào)發(fā)生，是啟動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)的信號(hào)，則開(kāi)啟機(jī)器人工作模式。
[0007]本實(shí)用新型所述風(fēng)扇控制模塊為HRS2H繼電器控制模塊。
[0008]本實(shí)用新型將機(jī)器人每邊的2個(gè)24v直流電機(jī)進(jìn)行并行連接，形成2組電機(jī)組。
[0009]控制器的控制方案:以AS-MFlO內(nèi)核為32位的ARM Cortex?_M3控制器為控制中心，將電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的控制線接到控制盒的MOTOR接口上，將6組紅外測(cè)距傳感器、2組灰度傳感器和I組聲音模塊的信號(hào)線依次接到控制盒的Al 口上，接口編號(hào)為A10—AI8，2組復(fù)眼傳感器共有14組信號(hào)線，接到Al 口上，接口編號(hào)為Al 12—AI18和AI20—AI26，將2組風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)模塊的信號(hào)線接到DO 口，接口編號(hào)為D0、D1。將24v的直流電源接到電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的電源接口，將2組控制電機(jī)的輸出信號(hào)線接到2組24v的直流電機(jī)上，將8v的直流電源接到控制盒的外接電源接口，給控制盒供電，同時(shí)也接到2組風(fēng)扇電機(jī)上，為其工作供電。
[0010]電機(jī)控制方案:6組紅外測(cè)距傳感將機(jī)器人當(dāng)前的位置數(shù)據(jù)信息通過(guò)Al 口傳送給機(jī)器人的的控制盒，控制中心對(duì)其進(jìn)行處理，將信號(hào)通過(guò)MOTOR信號(hào)端口，傳感電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，調(diào)整相應(yīng)的2組電機(jī)電壓，從而改變機(jī)器人的行駛姿態(tài)。
[0011]滅火控制方案:當(dāng)復(fù)眼傳感器檢測(cè)到房間有火焰時(shí)，發(fā)送給控制器一個(gè)火焰信號(hào)，控制器作出處理，并及時(shí)的調(diào)整機(jī)器人和火焰的位置，當(dāng)機(jī)器人和火焰的相對(duì)位置調(diào)整好后，則通過(guò)D0/D1 口控制風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路，啟動(dòng)風(fēng)扇進(jìn)行吹滅火焰的功能。
[0012]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn):基于32位的ARM Cortex?-M3控制器，處理數(shù)據(jù)能力快，系統(tǒng)穩(wěn)定，此滅火機(jī)器人的各個(gè)硬件相互搭配協(xié)調(diào)，系統(tǒng)程序穩(wěn)定可靠，作為競(jìng)技滅火機(jī)器人其滅火的成功率達(dá)到99.99%，且滅火的效率高。整個(gè)智能滅火機(jī)器人的硬件成本不高，作為競(jìng)技類比賽的機(jī)器人設(shè)計(jì)而言，是非常成功的。對(duì)機(jī)器人的硬件進(jìn)行優(yōu)化，可以實(shí)現(xiàn)量化生產(chǎn)，投入到實(shí)際的生產(chǎn)和生活中，取代人的一些難以完成的任務(wù)，降低危險(xiǎn)性，可以大大降低在火災(zāi)中人員和財(cái)產(chǎn)的損失。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0014]圖2為本實(shí)用新型的系統(tǒng)流程圖。
[0015]在圖中，I為AS-MFlO內(nèi)核為32位的ARM Cortex?_M3控制器，2、紅外測(cè)距傳感器，3、灰度傳感器，4、復(fù)眼傳感器，5、聲音啟動(dòng)模塊，6、風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路模塊，7、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，8、8v直流電源，9、24v直流電源，10、8v直流電機(jī)，ll、24v直流電機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0016]如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種智能競(jìng)技滅火機(jī)器人，主要包括AS-MFlO內(nèi)核為32位的ARM Cortex?-M3控制器1、紅外測(cè)距傳感器2、灰度傳感器3、復(fù)眼傳感器4、聲音啟動(dòng)模塊5、風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路模塊6，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊7、電機(jī)、8v直流電源8和24v直流電源9，其特征是:24v電源模塊9連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊7，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊7、紅外測(cè)距傳感器2、灰度傳感器3、復(fù)眼傳感器4、聲音啟動(dòng)模塊5、8v直流電源8連接到32位的ARM Cortex?-M3控制器上1，32位的ARM Cortex?-M3控制器I連接到風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路模塊6和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊7，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊7連接到4個(gè)24v直流電機(jī)11，風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路模塊連接2個(gè)8v直流電機(jī)10。
[0017]ARM Cortex?-M3控制器在Sv的直流電源供電情況下，進(jìn)行正常工作，當(dāng)聲音啟動(dòng)模塊采集到一定頻率的聲音信號(hào)時(shí)，經(jīng)過(guò)AI6 口進(jìn)啟動(dòng)信號(hào)發(fā)送給中央控制器，控制器做出處理，發(fā)送信號(hào)經(jīng)MOTOR信號(hào)口控制電機(jī)啟動(dòng)。6個(gè)紅外傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)機(jī)器人的周邊信號(hào)，對(duì)機(jī)器人的姿態(tài)及時(shí)的進(jìn)行校正，使機(jī)器人始終行駛在軌道的中央，當(dāng)灰度傳感器檢測(cè)到地面的黑線，則判斷機(jī)器人已經(jīng)到了房間門口，則通過(guò)AI6/AI7信號(hào)口發(fā)送信號(hào)給中央控制器，使中央控制器發(fā)送信號(hào)，開(kāi)啟復(fù)眼傳感器，全方位檢測(cè)房間是否與火焰。當(dāng)復(fù)眼沒(méi)有檢測(cè)到火焰信號(hào)時(shí)，則反饋給控制盒，控制盒則發(fā)送命令給MOTOR信號(hào)，使機(jī)器人繼續(xù)行駛，搜索下一個(gè)房間；當(dāng)復(fù)眼傳感器檢測(cè)到火焰時(shí)，則控制盒發(fā)出命令調(diào)整機(jī)器人與火焰的相對(duì)位置，當(dāng)相對(duì)位置達(dá)到一定時(shí)，控制盒發(fā)出命令，通過(guò)D0/D1 口，驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路，開(kāi)啟風(fēng)扇吹滅火焰的功能，風(fēng)扇工作30s，再次啟動(dòng)復(fù)眼傳感器，檢測(cè)火焰是否吹滅，如果沒(méi)有吹滅，則再啟動(dòng)風(fēng)扇吹火的工作模式。反復(fù)進(jìn)行檢測(cè)，直到火焰被吹滅，才停止風(fēng)扇工作模式。此時(shí)，機(jī)器人完成了滅火的功能，啟動(dòng)機(jī)器人的回家模式，當(dāng)AI6和AI7同時(shí)檢測(cè)到白線時(shí)，則表示機(jī)器人回到了起始點(diǎn)。
[0018]這樣，以ARM CorteX?-M3為控制器，穩(wěn)定準(zhǔn)確快速的完成滅火任務(wù)，在滅火競(jìng)技比賽中，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。此設(shè)計(jì)的額機(jī)器人對(duì)實(shí)際生活和生產(chǎn)中滅火，需要對(duì)硬件進(jìn)行一些優(yōu)化，這樣才更好的代替人工進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)滅火，大大降低人員的傷亡，減少財(cái)產(chǎn)的損失，具有很大的市場(chǎng)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種智能競(jìng)技滅火機(jī)器人，主要包括AS-MFlO內(nèi)核為32位的ARM Cortex ?-M3控制器、紅外測(cè)距傳感器、灰度傳感器、復(fù)眼傳感器、聲音啟動(dòng)模塊、風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路模塊，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、電機(jī)、8v直流電源和24v直流電源，其特征是:24v電源模塊連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、紅外測(cè)距傳感器、灰度傳感器、復(fù)眼傳感器、聲音啟動(dòng)模塊、Sv直流電源連接到32位的ARM Cortex?-M3控制器上，32位的ARM Cortex?-M3控制器連接到風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路模塊和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊連接到4個(gè)24v直流電機(jī)，風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路模塊連接2個(gè)8v直流電機(jī)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能競(jìng)技滅火機(jī)器人，其特征是:所述風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路模塊為HRS2H繼電器控制模塊。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能競(jìng)技滅火機(jī)器人，其特征是:將機(jī)器人每邊的2個(gè)24v直流電機(jī)進(jìn)行并行連接，形成2組電機(jī)組。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種智能競(jìng)技滅火機(jī)器人，采用AS-MF10內(nèi)核為32位的ARM？CortexTM-M3控制器，構(gòu)建紅外測(cè)距傳感器、灰度傳感器、復(fù)眼傳感器、聲音啟動(dòng)模塊，風(fēng)扇滅火模塊，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊等硬件執(zhí)行模塊，設(shè)計(jì)聲音啟動(dòng)程序、沿墻行駛程序、轉(zhuǎn)彎程序、尋找火源和滅火程序、回家程序等軟件模塊，結(jié)合經(jīng)典的PID控制算法和加權(quán)平均值算法，使滅火機(jī)器人穩(wěn)定的在最短的時(shí)間內(nèi)尋找到火源，滅掉火源并順利回家，來(lái)提高滅火效率以及降低火災(zāi)帶來(lái)的損失，實(shí)現(xiàn)了全智能化滅火功能。在許多高危險(xiǎn)的環(huán)境中很好的代替人類去完成人類難以完成的任務(wù)和工作，提高了生產(chǎn)的效率和降低了生產(chǎn)成本，改善人類的生活質(zhì)量。
【IPC分類】A62C37/00
【公開(kāi)號(hào)】CN204910586
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520456978
【發(fā)明人】陸歡, 柏硌, 徐長(zhǎng)英, 唐寶芳, 黃公權(quán)
【申請(qǐng)人】南昌航空大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年12月30日
【申請(qǐng)日】2015年6月30日