根据资料显示,2004年,全球个人机器人约有200万台,到了2008年,有700万台机器人投入运行。日本的机器人产业是发展最为迅速的国家,与上个世纪70年代的个人电脑行业情况相类似。虽然我们不能推测出哪些行业用途能够使机器人行业饱和,但是机器人一定会在医学以及制造业等方面发挥作用,也可能帮助残疾人老人外出行走,提高士兵、建筑工人体力耐力。

从目前来看,我国从事机器人设计研发的企业单位不是很多,每年投入运行的机器人数量相对稳定,其中我国自产的机器人占一小部分,剩下的则是从西方、日本等国家进口的。2005年时,已经生产的各类型机器人有500万台,相匹配的机器人系统也有400万套左右,机器人销售额7。64亿元。机器人对我国经济的影响越来越大,同时我国也越来越依赖工业机器人。

1。2国内外机器人研究现状

1。3灭火机器人应用前景

智能机器人行业是个新兴的行业,他就像当年的计算机行业一样,相信国家也会在这个行业投入大量的资金,对工业机器人进行研发、升级和普及,完成向工业大国的转变。

也许有些人会担心,一旦机器人全面的普及开来,是不是会有很多工人失业。其实并不是,实际上机器人的使用只是避免工人进行劳累又危险的工作,让广大的劳动者能有更好更轻松的岗位去工作。消防机器人也不例外,并没有因为它的装备是的广大的消防员战士消失。机器人只是替代消防人员去执行一些威胁人员生命安全的任务,提高了消防人员在处理大型复杂火灾现场和救援应急的工作效率,提高了消防人员的生存能力,减少了人员伤亡,广大人民的生命和财产安全得以保障。

目前,消防机器人的分化也逐步精细,侦查、灭火、破拆、救援等功能的机器人相互配合与协作,共同完成消防任务。

2 灭火机器人的总体设计

2。1 整体设计方案

灭火机器人的整体构成由MCU、光电壁障模块、火焰探测模块、电机驱动模块、风扇驱动模块、电源模块、遥控模块、液晶显示模块组成[2]。

MCU采用STC12C5A16S2型单片机作为主控芯片。火焰探测模块由两部分组成,一部分为红外传感器,另一部分为光敏电阻。光敏电阻主要作为机器人的眼睛,分列机器人前部左右两侧搜索火源,而红外传感器作为火源确定元件判断机器人是否执行下一步的灭火动作。光电传感器同样位于机器人前部左右两侧,用于避免机器人碰到障碍物。由于只有两个传感器,所以两个传感器的布置角度十分讲究,需要稍作倾斜,这样可以弥补少一个传感器带来的问题。电机驱动模块与风扇驱动模块大致相同,但是所用的驱动元件不同,在后面的章节中会具体解释为什么同样是电机驱动所采用的驱动元件不同的问题。

除上述的模块意外,本次设计的机器人还装有无线遥控模块和液晶显示模块。液晶显示模块主要方便机器人的调试,为了避免在火场中损坏液晶,也可以在机器人进入火场之前拆除液晶显示模块。遥控模块除了用于进入火场前的调试工作,还可以配合视频传输模块实施远程人工操控。

图2。1 灭火机器人整体框架图

2。2基础设计

2。2。1单片机的选择

随着半导体技术的快速发展,单片机的种类也发展出了很多型号,虽然给智能电子产品的劳烦带来了很多便利,但是却给我们的选择造成了很大的困难。下面是我们的几种选择方案。

方案一:采用STC生产的51系列单片机作为中央处理芯片。STC89C52RC是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8k字节Flash,512字节RAM, 32 位I/O 口线,看门狗定时器,内置4KB EEPROM,MAX810复位电路,3个16 位定时器/计数器,4个外部中断,全双工串行口。STC89C52RC使用传统的51内核,但是进行了现代化的升级和优化[3]。改进后的51单片机有8 位CPU 和可编程Flash,使得STC89C52单片机可以一直沿用到今天。

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