一种微型灭火机器人的制作方法

本发明涉及一种微型灭火机器人。

背景技术：

在日常生活中，火灾随时可能发生，如果不能及时发现和采取措施灭火，则会给人们带来巨大的生命和财产损失。及时地发现火灾源并及时采取有效措施扑灭初期火焰，可以大大减少各种损失。目前的消防设备大多依靠人工操作进行火情控制，发现火情一般只能靠人力发现或者安装监测装置，但是这种情况下发现火情的时间一般比较晚，缺乏及时性，而造成这种情况的主要原因，是目前现有技术中的机器人体积大、成本高，不具备实用性。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种微型灭火机器人，该微型灭火机器人成本低廉、结构简单、功能齐全，可以自主在简易的房间模型中运动实现火源的循环检测和消除。

本发明通过以下技术方案得以实现。

本发明提供的一种微型灭火机器人，包括控制电路板；所述控制电路板连接控制有火焰传感器、红外避障传感器，且红外避障传感器数量为多个；在前方位置安装有灭火机构；在底盘位置装有行进机构。

所述灭火机构为风扇。

所述红外避障传感器数量为八个，分别安装在同一水平面上等分的八个方位。

所述控制电路板为包含电源电路、时钟电路和复位电路的单片机最小系统板。

采用stc12系列单片机作为主控芯片。

所述控制电路板还连接控制有灰度传感器，灰度传感器安装在底盘上。

所述灰度传感器为两个，分别安装在前后方。

所述风扇有两个步进电机分别带动沿俯仰方向和偏航方向转动。

所述步进电机为lv8729。

所述火焰传感器为六个，在朝向前方的180°角度范围沿圆弧均布。

本发明的有益效果在于：成本低廉、结构简单、功能齐全，可以自主在简易的房间模型中运动实现火源的循环检测和消除；所用元器件简单易得，结构清晰，功能丰富，可以作为真实灭火机器人的原理样机进行相关模拟灭火试验，抗干扰能力强，空间适用性好。

附图说明

图1是本发明的模块连接示意图；

图2是本发明一种实施例的简易房屋模型图。

具体实施方式

下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

实施例1

如图1所示的一种微型灭火机器人，包括控制电路板；控制电路板连接控制有火焰传感器、红外避障传感器，且红外避障传感器数量为多个；在前方位置安装有灭火机构；在底盘位置装有行进机构。

实施例2

基于实施例1，并且，灭火机构为风扇。

实施例3

基于实施例1，并且，红外避障传感器数量为八个，分别安装在同一水平面上等分的八个方位。

实施例4

基于实施例1，并且，控制电路板为包含电源电路、时钟电路和复位电路的单片机最小系统板。

实施例5

基于实施例4，并且，采用stc12系列单片机作为主控芯片。

实施例6

基于实施例1，并且，控制电路板还连接控制有灰度传感器，灰度传感器安装在底盘上。

实施例7

基于实施例6，并且，灰度传感器为两个，分别安装在前后方。

实施例8

基于实施例2，并且，风扇有两个步进电机分别带动沿俯仰方向和偏航方向转动。

实施例9

基于实施例8，并且，步进电机为lv8729。

实施例10

基于实施例1，并且，火焰传感器为六个，在朝向前方的180°角度范围沿圆弧均布。

实施例11

结合上述实施例，具体的，由感知系统、风扇、控制系统、电源、动力系统组成。其中感知系统包括红外避障传感器、灰度传感器、火焰传感器以及声音传感器；控制系统包括单片机和单片机最小系统版；电源模块包括锂电池和稳压模块；动力系统包括步进电机和电机驱动器。

红外避障传感器为e18-d80nk型号，该传感器检测距离为3-80cm可调，正常状态下输出高电平，当检测到障碍物时输出低电平，其作用为检测墙壁辅助机器人进行转向和避障；

灰度传感器探测距离为3-6mm，可对地面的灰度变化进行检测，当检测到白线时输出低电平，其作用是检测房间门口的白线，判断机器人是否进入房间；声音传感器采用lm567鉴频芯片，对输入声音频率和设定频率进行比较，相同时输出低电平信号，对于其他频率的声音滤除，其作用是通过声音控制机器人开始工作；

火焰传感器采用六路设计，具备六路数字信号输出，探测范围达180°，能够探测波段范围为700—1100nm的火焰发出的短波近红外线，正常情况下六路信号输出高电平，当某路传感器检测到火焰时该路信号输出低电平，其作用是检测房间中是否存在火焰并确定火焰的方位。

红外避障传感器共有8个，分别位于机器人前方、后方、左前方、右前方和车身两侧；灰度传感器共有2个，位于机器人底盘前端下部；声音传感器位于机器人后方左侧；火焰传感器位于机器人前端上部。

风扇位于机器人前方，其作用为当机器人靠近火焰时通过风力吹灭火焰。

单片机采用型号stc12c5a60s2，最小系统版包括电源电路、时钟电路和复位电路。单片机io口分别与感知系统中各传感器的信号线，风扇的控制线以及动力系统中步进电机驱动器的使能信号、正反转控制信号和脉冲信号连接。单片机通过io口输入的各传感器信号线输出得高低电平判断机器人周围的环境，通过向io口输出高低电平控制风扇的旋转、步进电机的正反转以及步进电机的转速。锂电池负责给灭火机器人所有用电设备提供电源，稳压模块负责将锂电池提供的电压转化为各用电设备所需的电压。灭火机器人底盘采用两轮独立驱动，前端通过两个42式步进电机带动左右两个主动轮，后端为万向轮。两个42式步进电机通过电机驱动器与单片机相连，步进电机驱动器采用lv8729型号，其一端接收单片机io口输出地控制信号，另一端控制步进电机运动。

实施例12

基于实施例11，在如图2所示的环境中，工作流程如下：

步骤一：置于出发位置，手动拨动总电源开关，给上电；

步骤二：给予一定频率大小的声音，控制开始运动；

步骤三：当侧边传感器(共2个，位于右侧，探测距离较远)检测到墙壁且右前方及左前方传感器未检测到墙壁时，表明位于走廊中，此时单片机控制直行；当侧边传感器检测到墙壁且右前方传感器检测到墙壁而左前方传感器未检测到墙壁时表明位于走廊右侧，此时单片机控制左转；当侧边传感器检测到墙壁且左前方传感器检测到墙壁而右前方传感器未检测到墙壁时表明位于走廊左侧，此时单片机控制右转；

步骤四：当侧边传感器未检测到墙壁时，表明处于路口处或房间入口旁，此时开启定时器0中断，通过设定触发定时器0中断的时间改变输入右轮步进电机驱动器的pwm脉冲宽度实现差速右转；当侧边传感器检测到墙壁时，关闭定时器0中断，正常直行；

步骤五：在步骤四右转过程中，当底盘前端下部灰度传感器检测到白线时出发外部中断，此时位于房间门口处，开始执行外部中断服务程序，在外部中断服务程序中首先将房间标志变量加1。

步骤六：在外部中断服务中，通过火焰传感器检测房间中的火焰，若未检测到火焰，则后退至后方红外避障传感器检测到后侧墙壁，然后执行右转至侧方红外避障传感器检测到墙壁，此时已退出房间并回到走廊中，程序运行指针退出外部中断回到主函数，继续扫描下个房间；

步骤七：如果火焰传感器检测到火焰，则行驶至火焰前方并启动风扇将火焰熄灭；

步骤八：由于机器人每进入一个房间，房间标志变量都会增加1，所以根据火焰熄灭后房间标志变量的值可以判断机器人自身所处的房间位置。完成灭火任务后，根据自身所处的房间位置规划回家路线，自动返回出发点。