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(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本設(shè)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(qū)動、光敏傳感電路、遇障檢測電路、滅火風扇以及其它電路構(gòu)成。利用NE5532芯控制繼電器驅(qū)動直流電動機，驅(qū)動電機控制小車的前進以及轉(zhuǎn)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(shù)得到迅速的發(fā)展。電子技術(shù)和計算機技術(shù)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(shè)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(qū)動、光敏傳感電路、遇障檢測電路、滅火風扇以及其它電路構(gòu)成。利用NE5532芯控制繼電器驅(qū)動直流電動機，驅(qū)動電機控制小車的前進以及轉(zhuǎn)向。本設(shè)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(chǔ)，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(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)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(shù)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(guān)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(shè)計通過制作小車式機器人，以尋光運動為基礎(chǔ)，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(shè)計的路線與關(guān)鍵技術(shù) 1.設(shè)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(shè)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(jié)合單片機來控制。 2.設(shè)計關(guān)鍵技術(shù) 設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)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(guān)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(jié)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(jié)果
- 無
作品所處階段
- 已完成
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 現(xiàn)場演示
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 近年來，隨著科學技術(shù)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(shù)與滅火技術(shù)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(shù)應用了信息技術(shù)中的感測技術(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(shù)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(lǐng)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(shù)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(jié)構(gòu)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?qū)⑹軅藛T轉(zhuǎn)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(shù)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(shù)范疇的一門選修課,并對課程的基本理念、設(shè)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(shù)基礎(chǔ)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(guān)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。
