一、课题综述及研究意义 随着经济的不断发展,建筑的复杂程度和企业生产的多样性不断增加，导致火灾的扑灭救援难度增加。当火灾发生时，单单依靠灭火救援人员，很难在很低的财产损失和人员伤亡下，进行高效的灭火救援任务。因此，为了减少国家和人民的财产损失以及降低消防人员的伤亡数量，灭火机器人的研究具有重要意义。 传统灭火机器人往往采用功能简单的单片机作为主控制器，随着人们对灭火机器人的性能要求越来越高，主控制器芯片的选择正向嵌入式系统发展，从而灭火机器人可以快速高效的完成所给任务。 由于高性能微控制器和嵌入式系统技术在机器人领域的到不断地应用，很多实时控制方面的问题得到了解决。采用以AVR单片机为内核的Arduino板作为灭火机器人的控制器可以加强机器人的性能，使之更加智能。在灭火机器人灭火过程中，最需解决的是对火源和自身位置如何确定的问题。因此，要求控制核心给检测装置留下足够的输入和输出接口，用于更好地控制外部设备。其次要解决的是灭火机器人行走速度的问题，而只有控制器具有较强的浮点数运算能力才能解决该问题。所以，采用以AVR单片机为内核的Arduino板作为灭火机器人控制器，可以更好地实现灭火救援的功能。
二、课题拟采取的研究方法和技术路线 WWW.EEELw.com 本文的研究内容是设计一个基于Arduino的灭火机器人。该系统主要由控制器、检测装置、运动执行装置、灭火装置这四个部分构成硬件电路。其中控制器为Arduino开发板，传感器包括检测火焰的红外传感器、避障的红外测距传感器、寻迹的灰度传感器等，灭火装置为灭火风扇。软件设计包括：灭火模块及程序设计、避障模块及程序设计、寻迹模块及程序设计和各个驱动子程序设计等，对这些程序分别进行相应的处理。 三、主要参考文献 [1] 刘极峰.机器人技术基础[M].北京: 高等教育出版社,2006. [2] 熊有伦,丁汉,刘恩沧.机器人学[M].机械工业出版社,1993. [3] 张英.机器人灭火的设计方案[J].西安邮电学院学报,2006年5月:110-112. [4] 梁毓明,徐立鸿.移动机器人多传感器测距系统研究与设计[J].计算机应用,2008,28(6):340-343. [5] 曹小松,唐鸿儒,杨炯.移动机器人多传感器信息融合测距系统设计[J].自动化仪表,2009,19(5):4-8. [6] 刘君华.智能传感器系统[M].西安:西安电子科技大学出版社,1999. [7] 陈寅.多传感器信息融合技术及其在智能机器人系统中的应用研究[D].上海交通大学, 2000. [8] 闫清东,魏丕勇,马越.小型无人地面移动机器机动平台发展现状和趋势[J].机器人,2004,26(4):373-379. [9] 刘祚时.竞赛机器人控制系统的研制[J].机电工程,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] 肖海荣,刘文江,潘为刚.比赛用灭火机器人设计与实现[J].微计算机信息,2007(2):283-285. [14] 陈小艳,颜云华.基于 AVR 单片机的灭火机器人设计与实现[J].计算机与信息技术,2008(7):29-30. [15] 崔平,翁正新.机器人灭火创新实验的设计与实现[J].实验室研究与探索,2006 (3):294-296. [16] 李小燕, 陈帝伊, 马孝义. 智能灭火机器人的设计与实现[J].电子设计工程, 2010 (3):294-296. [17] 张磊.机器人灭火方案的设计[J].中国校外教育,2009,10(6):294-296. [18] 周兆匡,任胜兵.基于门口检测策略的灭火机器人的设计[J]. 中国科技信息 2011,3(12) :122-123. [19] 王飞,乔永亮,何东健,陈帝伊..基于多传感器信息融合的灭火机器人设计[J].微计算机信息, 2010, 29:156-158. [20] 郭瑞璜.日本开发应用消防机器人的现状[J].消防技术与产品信息,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、毕业设计（论文）工作实施计划 （一）毕业设计（论文）的理论分析与软硬件要求及其应达到的水平与结果 主控制器和传感器的选型和电路设计对于本设计至关重要。本文选择运算速度快和数据处理能力强的Arduino作为主控制器，这样可以提高灭火机器人的灭火救援速度和效率。在传感器方面，红外传感器检测火焰、红外测距传感器避障和灰度传感器。在这些核心器件确定后，根据具体要求对硬件和软件进行详细的设计。本次设计硬件部分包括传感器电路设计、电源模块设计、电机驱动模块设计和主控电路设计。软件部分包括灭火模块程序设计、避障模块程序设计、寻迹模块程序设计和各个驱动子程序设计等。其在软硬件方面的要求和应达到的水平即是在高效和快速的前提下，确定元器件的选型，对具体电路进行设计并调试，以满足灭火救援的设计要求。 |
