2023學(xué)年完整公開(kāi)課版機(jī)器人滅火

第十七課機(jī)器人滅火走迷宮公園中的迷宮一、硬件設(shè)計(jì)

滅火機(jī)器人的主要硬件部分是傳感器、電風(fēng)扇、機(jī)器人小車(chē)、單片機(jī)，硬件設(shè)計(jì)需要把他們進(jìn)行合理的連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)滅火機(jī)器人的硬件部分。

(1)紅外傳感

利用物體的反射，在一定范圍內(nèi)發(fā)射紅外線(xiàn)，若有障礙物，被反射回傳感器的接收頭，傳感器對(duì)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)后，傳給主機(jī)（單片機(jī)）進(jìn)行一系列的信號(hào)處理，協(xié)調(diào)小車(chē)兩輪工作，進(jìn)行避障(2)溫度傳感(3)小車(chē)部分電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊我們知道伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢，可用改變輸入脈沖信號(hào)的頻率來(lái)控制，因此運(yùn)用這一原理，就可控制左右電機(jī)的速度，來(lái)實(shí)現(xiàn)小車(chē)做出不同的動(dòng)作。程序中調(diào)用不同的延時(shí)函數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)輸入不同的脈沖信號(hào)。二、滅火機(jī)器人實(shí)現(xiàn)方法實(shí)現(xiàn)的方法：首先是尋找火源。如果事先知道火源在哪個(gè)房間，可以通過(guò)走直線(xiàn)和轉(zhuǎn)彎的方法直接進(jìn)入房間滅火。如果事先并不知道火源在哪個(gè)房間，就要用走迷宮的方法，逐個(gè)房間進(jìn)行尋找。走迷宮可以遵循左手法則或右手法則，一邊走迷宮，一邊檢測(cè)火焰。接近火源時(shí)，火焰?zhèn)鞲衅鞯姆祷刂蹈h(huán)境值有明顯的區(qū)別，機(jī)器人從而來(lái)判斷是否找到火源。滅火機(jī)器人算法(1)滅火路徑的優(yōu)化順墻坐標(biāo)算法左手定則算法光敏導(dǎo)航算法

無(wú)論是樹(shù)型迷宮還是網(wǎng)孔型迷宮，要找到一條路徑并不難。如果采用“順墻摸”的辦法，肯定可以走出迷宮，但不一定是最短路徑。左手法則和右手法則

所謂左手法則就是機(jī)器人把左邊的墻壁看成是參照物，機(jī)器人貼迷宮左側(cè)的墻壁實(shí)現(xiàn)行走。

左手定則的基本法則就是：看到墻壁離開(kāi)墻壁,看不到墻壁,接近墻壁。（2）火焰定位

火焰定位包括尋找火焰和火焰定位兩個(gè)部分。

機(jī)器人尋找火焰一般采用遠(yuǎn)紅外火焰探頭作為探測(cè)工具。

火焰探頭的分散和集中：多個(gè)火焰探頭分布在機(jī)器人周?chē)煌胤?，可快速定位火焰。要確定火焰位置即火焰定位，首先確定火焰方向，這樣發(fā)現(xiàn)火焰后可直接朝火焰方向前進(jìn)，節(jié)省滅火時(shí)間。

確定尋找火焰方向一般可采用以下方法。

ａ．差動(dòng)定位：根據(jù)左右兩個(gè)遠(yuǎn)紅外探頭檢測(cè)值，調(diào)整機(jī)器人方向。ｂ．最小值定位：機(jī)器人發(fā)現(xiàn)火焰后旋轉(zhuǎn)一周，定下最小值（最亮點(diǎn)），然后通過(guò)朝向最小值方向前進(jìn)，要求采用其它輔助裝置記住最小值位置（指南針等），當(dāng)然也可以實(shí)時(shí)判斷是否到達(dá)最小值，這樣可減少火焰方向定位時(shí)間。

滅火實(shí)際控制圖三、問(wèn)題及對(duì)應(yīng)解決方法1．機(jī)器人在走直線(xiàn)過(guò)程中碰到兩側(cè)的墻壁

這說(shuō)明機(jī)器人在走動(dòng)過(guò)程中，左側(cè)紅外探測(cè)器不夠靈敏或過(guò)于靈敏，所以我們要調(diào)整左側(cè)紅外發(fā)射器的發(fā)射強(qiáng)度。如果機(jī)器人碰到左側(cè)墻壁，我們就必須加大左側(cè)紅外發(fā)射器的發(fā)射強(qiáng)度，使紅外探測(cè)器更加靈敏。如果機(jī)器人碰到右側(cè)墻壁，我們就必須減小左側(cè)紅外發(fā)射器的發(fā)射強(qiáng)度。紅外發(fā)射器的調(diào)整方法如下：用十字螺絲刀順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)紅外發(fā)射器上的旋鈕，就能加大紅外發(fā)射器的發(fā)射強(qiáng)度；用十字螺絲刀逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)紅外發(fā)射器上的旋鈕，就能減小紅外發(fā)射器的發(fā)射強(qiáng)度。2．滅火風(fēng)扇要大一些，滅火時(shí)間要設(shè)置長(zhǎng)一些。比賽中我們發(fā)現(xiàn)，有的機(jī)器人在發(fā)出滅火動(dòng)作后3秒鐘就可將蠟燭熄滅，也有的機(jī)器人花了近30秒鐘才將蠟燭熄滅，這是風(fēng)扇大小的原因造成的。如果你的風(fēng)扇比較小，你可以考慮將滅火的時(shí)間設(shè)置長(zhǎng)一些。3．機(jī)器人在向左拐彎時(shí)卡在左墻壁上

這說(shuō)明機(jī)器人在左拐彎時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的弧度不夠