滅火機器人的設(shè)計實驗報告

1、滅火機器人的設(shè)計一、項目任務(wù)在能力風(fēng)暴機器人AS-UII的基礎(chǔ)上，組裝一個滅火機器人，并編寫程序，讓其能完成滅火任務(wù)。(任務(wù)的詳細(xì)內(nèi)容請參見國際滅火比賽規(guī)則2010)二、項目要求 設(shè)計的機器人能在5分鐘內(nèi)把滅火場地中的蠟燭熄滅。每次運行時，蠟燭被任意放置在不同的房間內(nèi)。其它詳細(xì)要求請參見國際滅火比賽規(guī)則2010三、使用到的硬件設(shè)備機器人的硬件：（1）傳感器：碰撞傳感器、紅外傳感器、火焰?zhèn)鞲衅?、?）控制單元：微控制器、外部存儲器、復(fù)位系統(tǒng)和電源（3）驅(qū)動器：直流電動機、LCD（4）滅火風(fēng)扇四、程序的思路在機器人滅火實驗中，要求機器人實現(xiàn)在實驗場地里迅速找到蠟燭將其熄滅，在尋找過程中要避免碰撞墻

2、壁與蠟燭，如果發(fā)現(xiàn)火源，啟動滅火程序，滅火，沒有發(fā)現(xiàn)火源，走迷宮，尋找火源，所以機器人必須實現(xiàn)以下功能：（1）由于在實驗場地中，實驗規(guī)定的房間內(nèi)都有可能擺放蠟燭，所以機器人必須能夠?qū)崿F(xiàn)搜索所有的房間，在行走過程中不允許碰撞墻壁，而且盡可能快的搜索所有房間，不走重復(fù)的路程。在此過程中，本人采用了迷宮法則里的左手法則（左手法則：看到墻壁往右轉(zhuǎn)，沒看不到墻壁往左轉(zhuǎn)）。（2）機器人在行走過程中要不斷的判斷是否有火源；如有還要判斷火源在機器人的哪個方位、離機器人的距離等。在此過程中，需要設(shè)計一個亮度檢測來尋找火源。（3）找到火源后，機器人自動啟動滅火裝置（風(fēng)扇）迅速將火熄滅，火源熄滅后，風(fēng)扇停止轉(zhuǎn)動。根

3、據(jù)以上的思路設(shè)計，在VJC編程環(huán)境下，編輯機器人行為控制程序，下載并反復(fù)調(diào)試控制程序，實現(xiàn)機器人滅火實驗。程序流程圖如下（主模塊）：程序的代碼如下：int ir_1=0;int photo_1=0;int bmp_1=0;float tim_1=0.0;int gi_1=0;int gi_2=0;int gi_3=0;void main() gi_1 = 1 ; gi_2 = 1 ; gi_3 = 1 ; while(gi_3 = 1) if(gi_1 = 1) SubRoutine_4 (); photo_1 =(photo(1)+photo(2)/2; if(photo_1 < 20

4、) if(photo_1 < 30) && (photo_1 > -30) SubRoutine_2 (); SubRoutine_5 (); if(gi_1 = 2) void SubRoutine_1( ) if(gi_1 = 1) ir_1 =ir_detector(); if( ir_1 = 1) motor( 1 , 80 ); motor( 2 , 30 ); else if(ir_1 = 4) motor( 1 , 80 ); motor( 2 , 50 ); else motor( 1 , 40 ); motor( 2 , 80 ); bmp_1 =

5、 bumper(); if( bmp_1 != 0) drive( -40 ,0); wait( 0.200000 ); stop(); drive( 0 , 100); wait( 0.250000 ); stop(); tim_1 =seconds(); if( tim_1 > 60.000000) gi_1 = 2 ; else if(gi_1 = 2) drive( 0 , 80); wait( 0.600000 ); stop(); gi_1 = 3 ; else if(gi_1 = 3) ir_1 =ir_detector(); if( ir_1 = 1) drive( 0

6、, 100); wait( 0.250000 ); stop(); else if(ir_1 = 4) drive( 0 , 100); wait( 0.250000 ); stop(); else motor( 1 , 20 ); motor( 2 , 80 ); bmp_1 = bumper(); if( bmp_1 != 0) drive( -40 ,0); wait( 0.500000 ); stop(); drive( 0 , 100); wait( 0.250000 ); stop(); void SubRoutine_2( ) photo_1 =photo(1)-photo(2)

7、; if(photo_1 < 20) if(photo_1 < 20) drive( 0 , -20); wait( 0.100000 ); stop(); else if(photo_1 < 20) drive( 0 , 20); wait( 0.100000 ); stop(); else drive( 100 ,0); wait( 0.090000 ); stop(); motor( 1 , 0 ); motor( 2 , 0 ); motor( 3 , 100 ); gi_3 = 0 ; return;void SubRoutine_3( ) if(gi_1 = 1)

8、 ir_1 =ir_detector(); if( ir_1 = 2) printf( "ir_1 =%dn" ,ir_1); motor( 1 , 30 ); motor( 2 , 20 ); else printf( "ir_1 =%dn" ,ir_1); motor( 1 , 20 ); motor( 2 , 30 ); tim_1 =seconds(); if( tim_1 > 60.000000) gi_2 = 2 ; else ir_1 =ir_detector(); if( ir_1 = 1) printf( "ir_1 =

9、%dn" ,ir_1); motor( 1 , 30 ); motor( 2 , 20 ); else printf( "ir_1 =%dn" ,ir_1); motor( 1 , 20 ); motor( 2 , 30 ); void SubRoutine_4( ) if(gi_2 = 1) ir_1=ir_detector(); printf( "ir_1 =%dn" ,ir_1); if(ir_1 = 0) drive( 0 , -100); wait( 0.050000 ); stop(); drive( 100 ,0); wait(

10、0.100000 ); stop(); else if(ir_1 = 4) drive( 0 , 100); wait( 0.250000 ); stop(); else drive( 0 , -100); wait( 0.010000 ); stop(); ir_1 =ir_detector(); if( ir_1 = 1) drive( 0 , 100); wait( 0.050000 ); stop(); drive( 100 ,0); wait( 0.200000 ); stop(); bmp_1 = bumper(); printf( "bmp_1 =%dn" ,

11、bmp_1); if(bmp_1 = 5) | (bmp_1 = 1) drive( -50 ,0); wait( 0.400000 ); stop(); drive( 0 , 100); wait( 0.050000 ); stop(); drive( 50 ,0); wait( 0.240000 ); stop(); tim_1 =seconds(); if( tim_1 > 110.000000) gi_2 = 2 ; tim_1 =seconds(); else if(gi_2 = 2) drive( 0 , 100); wait( 0.250000 ); stop(); dri

12、ve( 100 ,0); wait( 1.000000 ); stop(); drive( 0 , 100); wait( 0.100000 ); stop(); gi_2 = 3 ; else if(gi_2 = 3) ir_1=ir_detector(); printf( "ir_1 =%dn" ,ir_1); if(ir_1 = 0) drive( 0 , -100); wait( 0.050000 ); stop(); drive( 100 ,0); wait( 0.050000 ); stop(); else if(ir_1 = 4) drive( 0 , 100

13、); wait( 0.250000 ); stop(); else drive( 0 , -100); wait( 0.010000 ); stop(); ir_1 =ir_detector(); if( ir_1 = 1) drive( 0 , 100); wait( 0.050000 ); stop(); drive( 100 ,0); wait( 0.100000 ); stop(); bmp_1 = bumper(); printf( "bmp_1 =%dn" ,bmp_1); if(gi_1 = 1) drive( -100 ,0); wait( 0.200000

14、 ); stop(); drive( 0 , 100); wait( 0.050000 ); stop(); drive( 100 ,0); wait( 0.120000 ); stop(); return;void SubRoutine_5( ) photo_1 =(photo(1)+photo(2)/2; if(photo_1 < 200) stop(); photo_1 =(photo(1)+photo(2)/2; while(photo_1 != 255) motor( 1 , 0 ); motor( 2 , 0 ); motor( 3 , 100 ); photo_1 =(ph

15、oto(1)+photo(2)/2; stop_motor(3); return;五、測試項目過程中出現(xiàn)的問題分析項目設(shè)計中采用了迷宮法則，在測試中發(fā)現(xiàn)迷宮行走的速度不僅和紅外傳感器的數(shù)量、分布位置、分布角度有關(guān)，還和迷宮法則實現(xiàn)的語法結(jié)構(gòu)有關(guān)，可以說迷宮算法千變?nèi)f化，在測試項目過程中就出現(xiàn)了下面的情況，有時候機器人走迷宮像飛一樣，而有時候機器人走迷宮像蝸牛爬，甚至在原地打轉(zhuǎn)。根據(jù)測試的調(diào)試分析，發(fā)現(xiàn)了兩個規(guī)律：（1）紅外傳感器的數(shù)量越多，迷宮行走速度的分化越嚴(yán)重。如果做到好，紅外傳感器數(shù)量越多，迷宮行走的速度就越快。調(diào)式能力低，紅外傳感器數(shù)量越多，迷宮行走的速度就越慢，其原因是紅外傳感器的數(shù)量增加后，相互配合的選擇性多，如果調(diào)得好，速度能加快，如果調(diào)得不好，傳感器多，相互干擾大，機器人常發(fā)出的光線被反復(fù)反射后被其他傳感器收到，抖動現(xiàn)象特別厲害，嚴(yán)重的甚至出現(xiàn)30秒不動的情況。（2）語法結(jié)構(gòu)中前進的語句越多，機器人行走速度越快，撞墻的可能性也隨著增加，調(diào)式難度同樣增加。 在測試的過程中，由于環(huán)境光線的影響，有時候室內(nèi)光線太強，會影響測試結(jié)果，導(dǎo)致機器人會誤以為有光源在前面就停止走動，啟動滅火程序了，這樣就要重新調(diào)試參數(shù)重新測試才行。六、項目結(jié)論與體會（1）開發(fā)機器人項目時，硬件選擇適當(dāng)與否直接關(guān)系到機器人的反應(yīng)能力，此次