一、課題綜述及研究意義 隨著經濟的不斷發展,建筑的復雜程度和企業生產的多樣性不斷增加，導致火災的撲滅救援難度增加。當火災發生時，單單依靠滅火救援人員，很難在很低的財產損失和人員傷亡下，進行高效的滅火救援任務。因此，為了減少國家和人民的財產損失以及降低消防人員的傷亡數量，滅火機器人的研究具有重要意義。 傳統滅火機器人往往采用功能簡單的單片機作為主控制器，隨著人們對滅火機器人的性能要求越來越高，主控制器芯片的選擇正向嵌入式系統發展，從而滅火機器人可以快速高效的完成所給任務。 由于高性能微控制器和嵌入式系統技術在機器人領域的到不斷地應用，很多實時控制方面的問題得到了解決。采用以AVR單片機為內核的Arduino板作為滅火機器人的控制器可以加強機器人的性能，使之更加智能。在滅火機器人滅火過程中，最需解決的是對火源和自身位置如何確定的問題。因此，要求控制核心給檢測裝置留下足夠的輸入和輸出接口，用于更好地控制外部設備。其次要解決的是滅火機器人行走速度的問題，而只有控制器具有較強的浮點數運算能力才能解決該問題。所以，采用以AVR單片機為內核的Arduino板作為滅火機器人控制器，可以更好地實現滅火救援的功能。
二、課題擬采取的研究方法和技術路線 www.628tf.com 本文的研究內容是設計一個基于Arduino的滅火機器人。該系統主要由控制器、檢測裝置、運動執行裝置、滅火裝置這四個部分構成硬件電路。其中控制器為Arduino開發板，傳感器包括檢測火焰的紅外傳感器、避障的紅外測距傳感器、尋跡的灰度傳感器等，滅火裝置為滅火風扇。軟件設計包括：滅火模塊及程序設計、避障模塊及程序設計、尋跡模塊及程序設計和各個驅動子程序設計等，對這些程序分別進行相應的處理。 三、主要參考文獻 [1] 劉極峰.機器人技術基礎[M].北京: 高等教育出版社,2006. [2] 熊有倫,丁漢,劉恩滄.機器人學[M].機械工業出版社,1993. [3] 張英.機器人滅火的設計方案[J].西安郵電學院學報,2006年5月:110-112. [4] 梁毓明,徐立鴻.移動機器人多傳感器測距系統研究與設計[J].計算機應用,2008,28(6):340-343. [5] 曹小松,唐鴻儒,楊炯.移動機器人多傳感器信息融合測距系統設計[J].自動化儀表,2009,19(5):4-8. [6] 劉君華.智能傳感器系統[M].西安:西安電子科技大學出版社,1999. [7] 陳寅.多傳感器信息融合技術及其在智能機器人系統中的應用研究[D].上海交通大學, 2000. [8] 閆清東,魏丕勇,馬越.小型無人地面移動機器機動平臺發展現狀和趨勢[J].機器人,2004,26(4):373-379. [9] 劉祚時.競賽機器人控制系統的研制[J].機電工程,2005,22 (6):53-56. [10] Koeing S, Likhachev M. Improved fast replanning for robot navigation in the unknown terrain Washington DC:Proceedings 2002 IEEE International Conference on Robotics and Automation , 2002. [11] Yah ja A, Singh S, St entz A. An efficient on-line path planner for out-door mobile robots . Robotics and Autonom ous Systems, 2000, 32(2) . [12] Joga D. Setiawan, Mochamad Subchan and Agus Budiyono, Virtual Reality Simulation of Fire Fighting Robot Dynamic and Motion , Studies in Computational Intelligence, 2009, Volume 192/2009, 191-203. [13] 肖海榮,劉文江,潘為剛.比賽用滅火機器人設計與實現[J].微計算機信息,2007(2):283-285. [14] 陳小艷,顏云華.基于 AVR 單片機的滅火機器人設計與實現[J].計算機與信息技術,2008(7):29-30. [15] 崔平,翁正新.機器人滅火創新實驗的設計與實現[J].實驗室研究與探索,2006 (3):294-296. [16] 李小燕, 陳帝伊, 馬孝義. 智能滅火機器人的設計與實現[J].電子設計工程, 2010 (3):294-296. [17] 張磊.機器人滅火方案的設計[J].中國校外教育,2009,10(6):294-296. [18] 周兆匡,任勝兵.基于門口檢測策略的滅火機器人的設計[J]. 中國科技信息 2011,3(12) :122-123. [19] 王飛,喬永亮,何東健,陳帝伊..基于多傳感器信息融合的滅火機器人設計[J].微計算機信息, 2010, 29:156-158. [20] 郭瑞璜.日本開發應用消防機器人的現狀[J].消防技術與產品信息,2011,02: 87-88 . [21] R.Yang and M.Pollefeys,Multi-resoulution real- time stereo on commodity graphics hardware[C],In Proceedings of the IEEE CVPR 2003,vol.l,211-217. [22] Souhila K, Karim A.Optical flow based robot obstacle avoidance. International Journa Advanceed Robotic Systems,2007,4(1):13-16.
二、畢業設計（論文）工作實施計劃 （一）畢業設計（論文）的理論分析與軟硬件要求及其應達到的水平與結果 主控制器和傳感器的選型和電路設計對于本設計至關重要。本文選擇運算速度快和數據處理能力強的Arduino作為主控制器，這樣可以提高滅火機器人的滅火救援速度和效率。在傳感器方面，紅外傳感器檢測火焰、紅外測距傳感器避障和灰度傳感器。在這些核心器件確定后，根據具體要求對硬件和軟件進行詳細的設計。本次設計硬件部分包括傳感器電路設計、電源模塊設計、電機驅動模塊設計和主控電路設計。軟件部分包括滅火模塊程序設計、避障模塊程序設計、尋跡模塊程序設計和各個驅動子程序設計等。其在軟硬件方面的要求和應達到的水平即是在高效和快速的前提下，確定元器件的選型，對具體電路進行設計并調試，以滿足滅火救援的設計要求。 |
