DIY一個(gè)家庭滅火機(jī)器人，附軟硬件的系統(tǒng)解決方案

　　1.2電源模塊

　　采用直流電源，工作電壓為20V，可提供40 A的穩(wěn)定供電電流，是普通電池的lO倍。

　　1.3電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊

　　機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中需要改變速度和方向.要求電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器具有良好的電壓調(diào)整特性。這里采用大功率MOS驅(qū)動(dòng)器，在ll一25 V電壓下。可提供20 A的額定電流。此驅(qū)動(dòng)器采用雙極性驅(qū)動(dòng)。通過(guò)控制PWM的占空比實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速，這樣機(jī)器人實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)環(huán)境下快速準(zhǔn)確達(dá)到目標(biāo)速度川。4路PW信號(hào)驅(qū)動(dòng)4臺(tái)大功率直流電機(jī)/控制輪子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。滅火風(fēng)扇直流電機(jī)由控制器的伺服電機(jī)輸出端口的信號(hào)驅(qū)動(dòng)。

　　1.4其他模塊

　　滅火模塊主要包括微型電風(fēng)扇和風(fēng)扇直流電機(jī)。當(dāng)機(jī)器人發(fā)現(xiàn)并趨近火源后?？刂破鲉?dòng)風(fēng)扇滅火。

　　為提高比賽成績(jī)。采用聲音啟動(dòng)模式，控制器的語(yǔ)音采集端口讀取聲音信號(hào)。當(dāng)信號(hào)值大于某一值。

　　機(jī)器人啟動(dòng)。

　　二、軟件設(shè)計(jì)

　　在軟件設(shè)計(jì)上根據(jù)實(shí)際地圖采用左手走規(guī)則，左手走規(guī)則是指機(jī)器人始終沿著左邊的墻壁行走，一直走完全程。該規(guī)則要求機(jī)器人能實(shí)現(xiàn)沿著墻壁前進(jìn),在場(chǎng)地轉(zhuǎn)彎處或是門口時(shí)，機(jī)器人能自動(dòng)轉(zhuǎn)過(guò)去;當(dāng)前方有障礙物時(shí),機(jī)器人能自動(dòng)躲避。機(jī)器人按如下路線搜索火源：H→一號(hào)房間→二號(hào)房間→三號(hào)房間→四號(hào)房間在搜索到火源并滅火后，再按所設(shè)路線返回，在一、二號(hào)房間滅完火后按右手規(guī)則返回，在三、四號(hào)房子滅完火后按左手規(guī)則返回，這樣設(shè)計(jì)的目的是為了節(jié)省時(shí)間。程序設(shè)計(jì)時(shí)，總體任務(wù)可劃分成四個(gè)模塊：?jiǎn)?dòng)模塊、搜索火源模塊、滅火模塊、回家模塊(流程圖略)。啟動(dòng)模塊,本模塊主要是采用各種不同的方法。(如手動(dòng)啟動(dòng)或聲音啟動(dòng))讓機(jī)器人從標(biāo)有H的白圈出發(fā)。

　　搜索火源模塊，本模塊主要是對(duì)每個(gè)房間按預(yù)定順序進(jìn)行搜索，當(dāng)機(jī)器人到達(dá)某房間門口時(shí)，底部的灰度傳感器搜索到門口白線的存在，如果此時(shí)火焰?zhèn)鞲衅鳈z測(cè)到的亮度大于某一值(這一值由當(dāng)時(shí)環(huán)境與火焰亮度的差值而設(shè)定)時(shí)，退出該房間繼續(xù)搜索其余房間，否則，切換到滅火模塊。滅火模塊，此模塊主要完成趨光、滅火等功能,當(dāng)搜索到火源后即執(zhí)行完搜索火源模塊，機(jī)器人會(huì)趨向光強(qiáng)的方向(蠟燭)行走，當(dāng)機(jī)器人底部的灰度傳感器檢測(cè)到蠟燭外圍的白線時(shí)，機(jī)器人停止前進(jìn)，打開(kāi)風(fēng)，吹滅蠟燭?；丶夷K，滅火成功后紅外傳感器檢測(cè)到其亮度降到與外界差不多的時(shí)候,切換到回家模塊。根據(jù)搜索火源模塊檢測(cè)到的地面白線次數(shù)W，判斷機(jī)器人處于哪個(gè)房間，進(jìn)而決定回家的方式。當(dāng)W<=3時(shí)用右手定則回家,當(dāng)W=4或等于5時(shí)用左手定則回家，當(dāng)W為其他值時(shí)按右手定則回家。當(dāng)進(jìn)人白圈后,光敏傳感器檢測(cè)到地面灰度持續(xù)小于某一值超過(guò)一定時(shí)間則機(jī)器人停止。

　　三、系統(tǒng)調(diào)試

　　系統(tǒng)調(diào)試分模塊調(diào)試和系統(tǒng)總調(diào)試兩個(gè)階段。首先,分別對(duì)四個(gè)模塊進(jìn)行檢測(cè)與調(diào)試,期間也遇到很多問(wèn)題,特別是對(duì)搜索火源模塊的調(diào)試最為重要和繁瑣;單個(gè)模塊調(diào)試完畢后,需要根據(jù)場(chǎng)地具體情況進(jìn)行系統(tǒng)總調(diào)試,在這個(gè)階段主要是考慮如何在保證滅火成功的情況下縮短滅火所需的時(shí)間,以爭(zhēng)取更好的成績(jī)。