基本信息
- 项目名称：
- 基于单片机的循光灭火小车
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本设计通过制作小车式机器人，硬件上采用了STC89C51单片机作为系统的控制核心，加以电源电路、电机驱动、光敏传感电路、遇障检测电路、灭火风扇以及其它电路构成。利用NE5532芯控制继电器驱动直流电动机，驱动电机控制小车的前进以及转向。
- 详细介绍：
- 从人类创造第一台机器人以后，在几十年间，机器人技术得到迅速的发展。电子技术和计算机技术的迅速发展推动了各类机械向智能化方向的发展。从20世纪80年代初开始，我国国民经济迅速而稳步增长，各类工业得到了迅速发展，但各类危险场所的火灾以及由火灾引发的爆炸伤人事故也随之不断发生，已成为现代火灾扑救的一大难题。另外，化学危险品泄漏伴随的毒性、腐蚀性给消防人员的自身安全带来了严重的威胁，在没有对现场进行充分侦检和分析的情况下，盲目地采取行动，不仅不能取得预期的效果，而且往往会造成无辜生命的牺牲，付出惨重的代价。于是现代火灾及时扑救已成为迫在眉睫的问题。消防机器人能够替代消防救援人员进入危险灾害现场，从而确保了消防人员的人身安全。为对专业知识的进一步巩固加深，综合运用其他先修课程的理论知识，力求创新、突破。本设计通过制作小车式机器人，硬件上采用了STC89C51单片机作为系统的控制核心，加以电源电路、电机驱动、光敏传感电路、遇障检测电路、灭火风扇以及其它电路构成。利用NE5532芯控制继电器驱动直流电动机，驱动电机控制小车的前进以及转向。本设计实现了机器人的智能控制，包括寻找火源、接近火源、遇障报警，启用风扇灭火等功能，并以寻光运动为基础，超声波检测遇障报警为突破，实现机器人灭火功能的方法，模拟在夜间无人或人们在睡眠低警惕状态发生火灾时的特殊环境，代替消防人员进行灭火并报警。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 一、研究的现状和目的 1.研究的现状 从人类创造第一台机器人以后，机器人就显示出它极大的生命力，在几十年间，机器人技术得到迅速的发展。随着社会与国家的发展，在经济迅速增长的同时，各种危险场所不可避免的火灾频繁出现，给社会安全造成了很对隐患，于是现代火灾及时扑救已成为迫在眉睫需要解决的问题。 2.研究目的 近年来，由于一些特殊建筑物的涌现，譬如，高层、地下建筑与大型的石化企业等。在它们发生火灾时，很难实现快速高效的灭火。研究一种实用的能替代消防救援人员遥控进入有毒、有害(非易燃易爆)、易坍塌建筑物、大型仓库堆垛、缺氧、浓烟、放射性等室内外危险灾害现场进行探测的消防救援机器人，来解决有关消防人员人身安全、时间限制、数据采集量不足和不能实时反馈等问题，是非常紧迫和必须的。设计通过制作小车式机器人，以寻光运动为基础，超声波遇障报警为突破，实现机器人灭火功能的方法，模拟在夜间无人或人们在睡眠低警惕状态发生火灾时的特殊环境，进行报警灭火。 二、设计的路线与关键技术 1.设计路线 寻光遇障报警小车的研究路线主要分为：小车寻光状态，遇障状态，报警状态及小车的机械部分的设计。其中，寻光功能主要是由光敏电阻、运算比较放大芯片NE5532，继电器实现，遇障报警及灭火这些动作主要用超声波传感器模块结合单片机来控制。 2.设计关键技术 设计的关键技术有：小车寻光功能的实现；单片机通过对超声波传感器反馈信号的处理，控制小车的运动状态和实现报警灭火功能；小车机械部分的制作。
科学性、先进性
- 作品的先进性和科学性主要体现在：提出以智能机器代替人工这一概念。消防机器人能替代消防救援人员遥控进入有毒、有害、易坍塌建筑物、大型仓库堆垛、缺氧、浓烟、放射性等室内外危险灾害现场进行探测，来解决有关消防人员人身安全、时间限制、数据采集量不足和不能实时反馈等问题。 其中，代替人工进入险境；减小消防人力、安全智能；降低火灾安全隐患，扑救、报警同步；进入险地，较小生命财产损失；人机结合，即使控制险情；是作品的创新理念及作品主要概念。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 已完成
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 近年来，随着科学技术的迅速发展，智能化也提出了进一步的要求，智能机器人的研究在实际应用中就有了很大的发展空间。消防机器人作为机器人技术与灭火技术有机融合的产物，可以实现在危险厂房、库房及加油站等环境比较特殊，出现火灾灭火难度较大的地区进行自动灭火。智能机器人技术应用了信息技术中的感测技术、传感技术、控制技术等, 是信息技术课程和相关科技活动的良好载体。一些发达国家已经看好智能机器人教育对未来高科技社会的作用和影响, 在中小学的信息技术教育中都不同程度地对学生进行智能机器人知识的教育。 对消防机器人的研究有极大的意义，目前已有多种不同类型的消防机器人用于各种不同的场合，在军事方面，如侦察机器人，协助排爆人员进行对爆炸点定位和排爆；在消防方面，如灭火机器人，协助消防人员进行火灾的定位和灭火。这些都有有极大的社会意义。
同类课题研究水平概述
- 消防救援机器人的研究开发及应用，日本最为领先，其次是美国、意大利和英国等发达国家。国际上对消防救援机器人的研究，在控制技术上可分为三个阶段：第一代是遥控消防救援机器人，第二代是具有感觉功能的计算机辅助遥控消防救援机器人，第三代是自适应智能化消防救援机器人。第一代和部分第二代消防救援机器人已开始服役，但其结构和功能在各个国家都各有特点和独到之处。目前发达国家正在加快开发不同功能的第二代实用型消防救援机器人，而第三代智能型消防救援机器人尚在探索之中，日本、美国和意大利已开始进入预研和论证阶段。其中，日本的救护机器人于1994年第一次投入使用。救护机器人能够将受伤人员转移到安全地带。机器人长400cm，宽174cm，高189cm，重3860kg。它装有橡胶履带，最高速度为4km／h。它有信息收集装置，如电视摄像机、易燃气体检测仪、超声波探测器等；具有2只机械手，最大抓举力为90kg。机械手可将受伤人员举起送到救护平台上。美国在伊拉克战争中也投入排爆机器人的运用。 在我国,2003年2月国家教育部正式颁布了“普通高中技术课程标志”,确定将“简易机器人制作”作为一个教学模块,列为通用技术范畴的一门选修课,并对课程的基本理念、设计思路、课程目标和内容标准做了规定,还提出了活动建议。在北京、上海、广州等大城市,机器人技术基础教育起步较早,已经举办了多届机器人足球和灭火比赛。 2002年9月8日，灭火机器人参加公安消防部队北京协作区反恐演习，受到公安部消防局陈家强局长的高度评价；2002年我国云南、湖北省相继配备灭火机器人；2003年9月，灭火机器人在湖北省首次投入实战。2003年10月，我国江苏省、香港地区、马来西亚开始大规模配备消防灭火机器人。我国灭火机器人科研事业从实验室走向生产车间最终战斗在火场一线，为我国消防装备的发展注入了新鲜血液，填补了国内空白。消防的社会意义在于它将对人类生存安全作为终极关怀，消防装备作为一种重要的火灾扑救手段，已经在消防灭火救援中显示越来越重要的作用。
