基本信息
- 項目名稱：
- 基于單片機的循光滅火小車
- 小類：
- 信息技術
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本設計通過制作小車式機器人，硬件上采用了STC89C51單片機作為系統(tǒng)的控制核心，加以電源電路、電機驅動、光敏傳感電路、遇障檢測電路、滅火風扇以及其它電路構成。利用NE5532芯控制繼電器驅動直流電動機，驅動電機控制小車的前進以及轉向。
- 詳細介紹：
- 從人類創(chuàng)造第一臺機器人以后，在幾十年間，機器人技術得到迅速的發(fā)展。電子技術和計算機技術的迅速發(fā)展推動了各類機械向智能化方向的發(fā)展。從20世紀80年代初開始，我國國民經(jīng)濟迅速而穩(wěn)步增長，各類工業(yè)得到了迅速發(fā)展，但各類危險場所的火災以及由火災引發(fā)的爆炸傷人事故也隨之不斷發(fā)生，已成為現(xiàn)代火災撲救的一大難題。另外，化學危險品泄漏伴隨的毒性、腐蝕性給消防人員的自身安全帶來了嚴重的威脅，在沒有對現(xiàn)場進行充分偵檢和分析的情況下，盲目地采取行動，不僅不能取得預期的效果，而且往往會造成無辜生命的犧牲，付出慘重的代價。于是現(xiàn)代火災及時撲救已成為迫在眉睫的問題。消防機器人能夠替代消防救援人員進入危險災害現(xiàn)場，從而確保了消防人員的人身安全。為對專業(yè)知識的進一步鞏固加深，綜合運用其他先修課程的理論知識，力求創(chuàng)新、突破。本設計通過制作小車式機器人，硬件上采用了STC89C51單片機作為系統(tǒng)的控制核心，加以電源電路、電機驅動、光敏傳感電路、遇障檢測電路、滅火風扇以及其它電路構成。利用NE5532芯控制繼電器驅動直流電動機，驅動電機控制小車的前進以及轉向。本設計實現(xiàn)了機器人的智能控制，包括尋找火源、接近火源、遇障報警，啟用風扇滅火等功能，并以尋光運動為基礎，超聲波檢測遇障報警為突破，實現(xiàn)機器人滅火功能的方法，模擬在夜間無人或人們在睡眠低警惕狀態(tài)發(fā)生火災時的特殊環(huán)境，代替消防人員進行滅火并報警。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 一、研究的現(xiàn)狀和目的 1.研究的現(xiàn)狀 從人類創(chuàng)造第一臺機器人以后，機器人就顯示出它極大的生命力，在幾十年間，機器人技術得到迅速的發(fā)展。隨著社會與國家的發(fā)展，在經(jīng)濟迅速增長的同時，各種危險場所不可避免的火災頻繁出現(xiàn)，給社會安全造成了很對隱患，于是現(xiàn)代火災及時撲救已成為迫在眉睫需要解決的問題。 2.研究目的 近年來，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)生火災時，很難實現(xiàn)快速高效的滅火。研究一種實用的能替代消防救援人員遙控進入有毒、有害(非易燃易爆)、易坍塌建筑物、大型倉庫堆垛、缺氧、濃煙、放射性等室內(nèi)外危險災害現(xiàn)場進行探測的消防救援機器人，來解決有關消防人員人身安全、時間限制、數(shù)據(jù)采集量不足和不能實時反饋等問題，是非常緊迫和必須的。設計通過制作小車式機器人，以尋光運動為基礎，超聲波遇障報警為突破，實現(xiàn)機器人滅火功能的方法，模擬在夜間無人或人們在睡眠低警惕狀態(tài)發(fā)生火災時的特殊環(huán)境，進行報警滅火。 二、設計的路線與關鍵技術 1.設計路線 尋光遇障報警小車的研究路線主要分為：小車尋光狀態(tài)，遇障狀態(tài)，報警狀態(tài)及小車的機械部分的設計。其中，尋光功能主要是由光敏電阻、運算比較放大芯片NE5532，繼電器實現(xiàn)，遇障報警及滅火這些動作主要用超聲波傳感器模塊結合單片機來控制。 2.設計關鍵技術 設計的關鍵技術有：小車尋光功能的實現(xiàn)；單片機通過對超聲波傳感器反饋信號的處理，控制小車的運動狀態(tài)和實現(xiàn)報警滅火功能；小車機械部分的制作。
科學性、先進性
- 作品的先進性和科學性主要體現(xiàn)在：提出以智能機器代替人工這一概念。消防機器人能替代消防救援人員遙控進入有毒、有害、易坍塌建筑物、大型倉庫堆垛、缺氧、濃煙、放射性等室內(nèi)外危險災害現(xiàn)場進行探測，來解決有關消防人員人身安全、時間限制、數(shù)據(jù)采集量不足和不能實時反饋等問題。 其中，代替人工進入險境；減小消防人力、安全智能；降低火災安全隱患，撲救、報警同步；進入險地，較小生命財產(chǎn)損失；人機結合，即使控制險情；是作品的創(chuàng)新理念及作品主要概念。
獲獎情況及鑒定結果
- 無
作品所處階段
- 已完成
技術轉讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 現(xiàn)場演示
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 近年來，隨著科學技術的迅速發(fā)展，智能化也提出了進一步的要求，智能機器人的研究在實際應用中就有了很大的發(fā)展空間。消防機器人作為機器人技術與滅火技術有機融合的產(chǎn)物，可以實現(xiàn)在危險廠房、庫房及加油站等環(huán)境比較特殊，出現(xiàn)火災滅火難度較大的地區(qū)進行自動滅火。智能機器人技術應用了信息技術中的感測技術、傳感技術、控制技術等, 是信息技術課程和相關科技活動的良好載體。一些發(fā)達國家已經(jīng)看好智能機器人教育對未來高科技社會的作用和影響, 在中小學的信息技術教育中都不同程度地對學生進行智能機器人知識的教育。 對消防機器人的研究有極大的意義，目前已有多種不同類型的消防機器人用于各種不同的場合，在軍事方面，如偵察機器人，協(xié)助排爆人員進行對爆炸點定位和排爆；在消防方面，如滅火機器人，協(xié)助消防人員進行火災的定位和滅火。這些都有有極大的社會意義。
同類課題研究水平概述
- 消防救援機器人的研究開發(fā)及應用，日本最為領先，其次是美國、意大利和英國等發(fā)達國家。國際上對消防救援機器人的研究，在控制技術上可分為三個階段：第一代是遙控消防救援機器人，第二代是具有感覺功能的計算機輔助遙控消防救援機器人，第三代是自適應智能化消防救援機器人。第一代和部分第二代消防救援機器人已開始服役，但其結構和功能在各個國家都各有特點和獨到之處。目前發(fā)達國家正在加快開發(fā)不同功能的第二代實用型消防救援機器人，而第三代智能型消防救援機器人尚在探索之中，日本、美國和意大利已開始進入預研和論證階段。其中，日本的救護機器人于1994年第一次投入使用。救護機器人能夠將受傷人員轉移到安全地帶。機器人長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、易燃氣體檢測儀、超聲波探測器等；具有2只機械手，最大抓舉力為90kg。機械手可將受傷人員舉起送到救護平臺上。美國在伊拉克戰(zhàn)爭中也投入排爆機器人的運用。 在我國,2003年2月國家教育部正式頒布了“普通高中技術課程標志”,確定將“簡易機器人制作”作為一個教學模塊,列為通用技術范疇的一門選修課,并對課程的基本理念、設計思路、課程目標和內(nèi)容標準做了規(guī)定,還提出了活動建議。在北京、上海、廣州等大城市,機器人技術基礎教育起步較早,已經(jīng)舉辦了多屆機器人足球和滅火比賽。 2002年9月8日，滅火機器人參加公安消防部隊北京協(xié)作區(qū)反恐演習，受到公安部消防局陳家強局長的高度評價；2002年我國云南、湖北省相繼配備滅火機器人；2003年9月，滅火機器人在湖北省首次投入實戰(zhàn)。2003年10月，我國江蘇省、香港地區(qū)、馬來西亞開始大規(guī)模配備消防滅火機器人。我國滅火機器人科研事業(yè)從實驗室走向生產(chǎn)車間最終戰(zhàn)斗在火場一線，為我國消防裝備的發(fā)展注入了新鮮血液，填補了國內(nèi)空白。消防的社會意義在于它將對人類生存安全作為終極關懷，消防裝備作為一種重要的火災撲救手段，已經(jīng)在消防滅火救援中顯示越來越重要的作用。
