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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 基于單片機(jī)的循光滅火小車(chē)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類(lèi)：
- 信息技術(shù)
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作B類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 本設(shè)計(jì)通過(guò)制作小車(chē)式機(jī)器人，硬件上采用了STC89C51單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制核心，加以電源電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、光敏傳感電路、遇障檢測(cè)電路、滅火風(fēng)扇以及其它電路構(gòu)成。利用NE5532芯控制繼電器驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制小車(chē)的前進(jìn)以及轉(zhuǎn)向。
- 詳細(xì)介紹：
- 從人類(lèi)創(chuàng)造第一臺(tái)機(jī)器人以后，在幾十年間，機(jī)器人技術(shù)得到迅速的發(fā)展。電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展推動(dòng)了各類(lèi)機(jī)械向智能化方向的發(fā)展。從20世紀(jì)80年代初開(kāi)始，我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)迅速而穩(wěn)步增長(zhǎng)，各類(lèi)工業(yè)得到了迅速發(fā)展，但各類(lèi)危險(xiǎn)場(chǎng)所的火災(zāi)以及由火災(zāi)引發(fā)的爆炸傷人事故也隨之不斷發(fā)生，已成為現(xiàn)代火災(zāi)撲救的一大難題。另外，化學(xué)危險(xiǎn)品泄漏伴隨的毒性、腐蝕性給消防人員的自身安全帶來(lái)了嚴(yán)重的威脅，在沒(méi)有對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行充分偵檢和分析的情況下，盲目地采取行動(dòng)，不僅不能取得預(yù)期的效果，而且往往會(huì)造成無(wú)辜生命的犧牲，付出慘重的代價(jià)。于是現(xiàn)代火災(zāi)及時(shí)撲救已成為迫在眉睫的問(wèn)題。消防機(jī)器人能夠替代消防救援人員進(jìn)入危險(xiǎn)災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)，從而確保了消防人員的人身安全。為對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的進(jìn)一步鞏固加深，綜合運(yùn)用其他先修課程的理論知識(shí)，力求創(chuàng)新、突破。本設(shè)計(jì)通過(guò)制作小車(chē)式機(jī)器人，硬件上采用了STC89C51單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制核心，加以電源電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、光敏傳感電路、遇障檢測(cè)電路、滅火風(fēng)扇以及其它電路構(gòu)成。利用NE5532芯控制繼電器驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制小車(chē)的前進(jìn)以及轉(zhuǎn)向。本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人的智能控制，包括尋找火源、接近火源、遇障報(bào)警，啟用風(fēng)扇滅火等功能，并以尋光運(yùn)動(dòng)為基礎(chǔ)，超聲波檢測(cè)遇障報(bào)警為突破，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人滅火功能的方法，模擬在夜間無(wú)人或人們?cè)谒叩途锠顟B(tài)發(fā)生火災(zāi)時(shí)的特殊環(huán)境，代替消防人員進(jìn)行滅火并報(bào)警。
作品圖片
作品專(zhuān)業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 一、研究的現(xiàn)狀和目的 1.研究的現(xiàn)狀 從人類(lèi)創(chuàng)造第一臺(tái)機(jī)器人以后，機(jī)器人就顯示出它極大的生命力，在幾十年間，機(jī)器人技術(shù)得到迅速的發(fā)展。隨著社會(huì)與國(guó)家的發(fā)展，在經(jīng)濟(jì)迅速增長(zhǎng)的同時(shí)，各種危險(xiǎn)場(chǎng)所不可避免的火災(zāi)頻繁出現(xiàn)，給社會(huì)安全造成了很對(duì)隱患，于是現(xiàn)代火災(zāi)及時(shí)撲救已成為迫在眉睫需要解決的問(wèn)題。 2.研究目的 近年來(lái)，由于一些特殊建筑物的涌現(xiàn)，譬如，高層、地下建筑與大型的石化企業(yè)等。在它們發(fā)生火災(zāi)時(shí)，很難實(shí)現(xiàn)快速高效的滅火。研究一種實(shí)用的能替代消防救援人員遙控進(jìn)入有毒、有害(非易燃易爆)、易坍塌建筑物、大型倉(cāng)庫(kù)堆垛、缺氧、濃煙、放射性等室內(nèi)外危險(xiǎn)災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行探測(cè)的消防救援機(jī)器人，來(lái)解決有關(guān)消防人員人身安全、時(shí)間限制、數(shù)據(jù)采集量不足和不能實(shí)時(shí)反饋等問(wèn)題，是非常緊迫和必須的。設(shè)計(jì)通過(guò)制作小車(chē)式機(jī)器人，以尋光運(yùn)動(dòng)為基礎(chǔ)，超聲波遇障報(bào)警為突破，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人滅火功能的方法，模擬在夜間無(wú)人或人們?cè)谒叩途锠顟B(tài)發(fā)生火災(zāi)時(shí)的特殊環(huán)境，進(jìn)行報(bào)警滅火。 二、設(shè)計(jì)的路線(xiàn)與關(guān)鍵技術(shù) 1.設(shè)計(jì)路線(xiàn) 尋光遇障報(bào)警小車(chē)的研究路線(xiàn)主要分為：小車(chē)尋光狀態(tài)，遇障狀態(tài)，報(bào)警狀態(tài)及小車(chē)的機(jī)械部分的設(shè)計(jì)。其中，尋光功能主要是由光敏電阻、運(yùn)算比較放大芯片NE5532，繼電器實(shí)現(xiàn)，遇障報(bào)警及滅火這些動(dòng)作主要用超聲波傳感器模塊結(jié)合單片機(jī)來(lái)控制。 2.設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù) 設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)有：小車(chē)尋光功能的實(shí)現(xiàn)；單片機(jī)通過(guò)對(duì)超聲波傳感器反饋信號(hào)的處理，控制小車(chē)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和實(shí)現(xiàn)報(bào)警滅火功能；小車(chē)機(jī)械部分的制作。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 作品的先進(jìn)性和科學(xué)性主要體現(xiàn)在：提出以智能機(jī)器代替人工這一概念。消防機(jī)器人能替代消防救援人員遙控進(jìn)入有毒、有害、易坍塌建筑物、大型倉(cāng)庫(kù)堆垛、缺氧、濃煙、放射性等室內(nèi)外危險(xiǎn)災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行探測(cè)，來(lái)解決有關(guān)消防人員人身安全、時(shí)間限制、數(shù)據(jù)采集量不足和不能實(shí)時(shí)反饋等問(wèn)題。 其中，代替人工進(jìn)入險(xiǎn)境；減小消防人力、安全智能；降低火災(zāi)安全隱患，撲救、報(bào)警同步；進(jìn)入險(xiǎn)地，較小生命財(cái)產(chǎn)損失；人機(jī)結(jié)合，即使控制險(xiǎn)情；是作品的創(chuàng)新理念及作品主要概念。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無(wú)
作品所處階段
- 已完成
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)
作品可展示的形式
- 現(xiàn)場(chǎng)演示
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，智能化也提出了進(jìn)一步的要求，智能機(jī)器人的研究在實(shí)際應(yīng)用中就有了很大的發(fā)展空間。消防機(jī)器人作為機(jī)器人技術(shù)與滅火技術(shù)有機(jī)融合的產(chǎn)物，可以實(shí)現(xiàn)在危險(xiǎn)廠(chǎng)房、庫(kù)房及加油站等環(huán)境比較特殊，出現(xiàn)火災(zāi)滅火難度較大的地區(qū)進(jìn)行自動(dòng)滅火。智能機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用了信息技術(shù)中的感測(cè)技術(shù)、傳感技術(shù)、控制技術(shù)等, 是信息技術(shù)課程和相關(guān)科技活動(dòng)的良好載體。一些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)看好智能機(jī)器人教育對(duì)未來(lái)高科技社會(huì)的作用和影響, 在中小學(xué)的信息技術(shù)教育中都不同程度地對(duì)學(xué)生進(jìn)行智能機(jī)器人知識(shí)的教育。 對(duì)消防機(jī)器人的研究有極大的意義，目前已有多種不同類(lèi)型的消防機(jī)器人用于各種不同的場(chǎng)合，在軍事方面，如偵察機(jī)器人，協(xié)助排爆人員進(jìn)行對(duì)爆炸點(diǎn)定位和排爆；在消防方面，如滅火機(jī)器人，協(xié)助消防人員進(jìn)行火災(zāi)的定位和滅火。這些都有有極大的社會(huì)意義。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 消防救援機(jī)器人的研究開(kāi)發(fā)及應(yīng)用，日本最為領(lǐng)先，其次是美國(guó)、意大利和英國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家。國(guó)際上對(duì)消防救援機(jī)器人的研究，在控制技術(shù)上可分為三個(gè)階段：第一代是遙控消防救援機(jī)器人，第二代是具有感覺(jué)功能的計(jì)算機(jī)輔助遙控消防救援機(jī)器人，第三代是自適應(yīng)智能化消防救援機(jī)器人。第一代和部分第二代消防救援機(jī)器人已開(kāi)始服役，但其結(jié)構(gòu)和功能在各個(gè)國(guó)家都各有特點(diǎn)和獨(dú)到之處。目前發(fā)達(dá)國(guó)家正在加快開(kāi)發(fā)不同功能的第二代實(shí)用型消防救援機(jī)器人，而第三代智能型消防救援機(jī)器人尚在探索之中，日本、美國(guó)和意大利已開(kāi)始進(jìn)入預(yù)研和論證階段。其中，日本的救護(hù)機(jī)器人于1994年第一次投入使用。救護(hù)機(jī)器人能夠?qū)⑹軅藛T轉(zhuǎn)移到安全地帶。機(jī)器人長(zhǎng)400cm，寬174cm，高189cm，重3860kg。它裝有橡膠履帶，最高速度為4km／h。它有信息收集裝置，如電視攝像機(jī)、易燃?xì)怏w檢測(cè)儀、超聲波探測(cè)器等；具有2只機(jī)械手，最大抓舉力為90kg。機(jī)械手可將受傷人員舉起送到救護(hù)平臺(tái)上。美國(guó)在伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)中也投入排爆機(jī)器人的運(yùn)用。 在我國(guó),2003年2月國(guó)家教育部正式頒布了“普通高中技術(shù)課程標(biāo)志”,確定將“簡(jiǎn)易機(jī)器人制作”作為一個(gè)教學(xué)模塊,列為通用技術(shù)范疇的一門(mén)選修課,并對(duì)課程的基本理念、設(shè)計(jì)思路、課程目標(biāo)和內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)做了規(guī)定,還提出了活動(dòng)建議。在北京、上海、廣州等大城市,機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)教育起步較早,已經(jīng)舉辦了多屆機(jī)器人足球和滅火比賽。 2002年9月8日，滅火機(jī)器人參加公安消防部隊(duì)北京協(xié)作區(qū)反恐演習(xí)，受到公安部消防局陳家強(qiáng)局長(zhǎng)的高度評(píng)價(jià)；2002年我國(guó)云南、湖北省相繼配備滅火機(jī)器人；2003年9月，滅火機(jī)器人在湖北省首次投入實(shí)戰(zhàn)。2003年10月，我國(guó)江蘇省、香港地區(qū)、馬來(lái)西亞開(kāi)始大規(guī)模配備消防滅火機(jī)器人。我國(guó)滅火機(jī)器人科研事業(yè)從實(shí)驗(yàn)室走向生產(chǎn)車(chē)間最終戰(zhàn)斗在火場(chǎng)一線(xiàn)，為我國(guó)消防裝備的發(fā)展注入了新鮮血液，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。消防的社會(huì)意義在于它將對(duì)人類(lèi)生存安全作為終極關(guān)懷，消防裝備作為一種重要的火災(zāi)撲救手段，已經(jīng)在消防滅火救援中顯示越來(lái)越重要的作用。
