袁孟豪

【摘要】在家居環(huán)境中，由于電氣化水平相對較高，比較容易誘發(fā)火情。針對家居消防安全，采用多傳感器技術(shù)設(shè)計了智能機(jī)器人，通過對其總體設(shè)計、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計和系統(tǒng)實現(xiàn)的設(shè)計，可以保證機(jī)器人對火情的實時監(jiān)測，并且將火情信息發(fā)送給戶主，從而可以在第一時間應(yīng)對火情，降低災(zāi)害帶來的影響?！娟P(guān)鍵詞】家居智能機(jī)器人多傳感器隨著科技的不斷發(fā)展，智能家居機(jī)器人已經(jīng)逐漸融入人們的生活，提升了智能家居水平。然而在常規(guī)家居環(huán)境中，人們過于追求電氣化的享受，導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生率較高。因此，探究智能機(jī)器人實時監(jiān)控的智能家居技術(shù)具有重要的意義。一、智能機(jī)器人總體設(shè)計在智能機(jī)器人的設(shè)計中，采用四輪驅(qū)動的方式，保證室內(nèi)巡航功能、防火報警功能以及簡單處理火情。在機(jī)器人的預(yù)警系統(tǒng)中，采用煙霧傳感器、瓦斯檢測傳感器以及火焰?zhèn)鞲衅?，在發(fā)現(xiàn)火源后，機(jī)器人會將信息發(fā)送給用戶，并且用戶可以通過遠(yuǎn)程控制的方式來進(jìn)行簡單操作，以此來降低火情帶來的危害，多傳感器智能機(jī)器人結(jié)構(gòu)如圖1所示。二、硬件設(shè)計1.電機(jī)驅(qū)動設(shè)計在智能機(jī)器人的設(shè)計中，需要對電機(jī)驅(qū)動的硬件進(jìn)行設(shè)計，在本次設(shè)計中，智能家居機(jī)器人采用四輪驅(qū)動方式，設(shè)計4個電機(jī)，由單片機(jī)行正反轉(zhuǎn)控制，在設(shè)計過程中，STC RX32單片機(jī)僅僅支持2路電機(jī)，且接入到驅(qū)動板上，外接電路通過L298與驅(qū)動板進(jìn)行連接，其具體電機(jī)驅(qū)動情況如圖2所示。2.供電電路設(shè)計。在智能機(jī)器人的供電電路設(shè)計中，需要采用變壓器降壓設(shè)計方式，且運用7805芯片設(shè)計的5V電源，在設(shè)計過程中，電容C需要根據(jù)負(fù)載的實際情況來進(jìn)行確認(rèn)。并且電容越大，輸出電壓較為穩(wěn)定。同時在電容的設(shè)計中，需要保證耐電壓數(shù)值達(dá)到25V以上。同時在電路的設(shè)計中，需要保證電路接地。3.GSM報警系統(tǒng)設(shè)計。在智能機(jī)器人的設(shè)計中，采用無線通信模式，需要設(shè)計無線通信模塊，通信方式通過RS接口的管腳進(jìn)行連接，在使用過程中，通過火焰?zhèn)鞲衅鞯臋z測來確定火情，同時在檢測的過程中，要與火焰保持一定的距離，避免對傳感器造成一定的損害，并且傳感器的接口與單片機(jī)I/O接口連接。在沒有煙霧以及火情的情況下，傳感器的阻值約為20KΩ左右，但是在煙霧或者火情的情況下愛，阻值呈現(xiàn)高速下降的趨勢，傳感器輸出信號經(jīng)過放大器放大而達(dá)到傳輸信號的目的。4.驅(qū)動板WIFI系統(tǒng)模塊電路設(shè)計。在智能機(jī)器人的設(shè)計中，需要對驅(qū)動板的WIFI進(jìn)行設(shè)計，以便達(dá)到無線操作的功能，在設(shè)計過程中，其包含了電機(jī)輸入接口、攝像頭模塊以及USB模塊，在設(shè)計過程中，傳感器的信號通過無線網(wǎng)絡(luò)達(dá)到與主機(jī)連接的目的，從而實現(xiàn)對火情的實時監(jiān)控。三、軟件設(shè)計1.總體規(guī)劃。在對智能機(jī)器人的設(shè)計中，需要對系統(tǒng)的軟件進(jìn)行設(shè)計，因而需要對其進(jìn)行總體規(guī)劃。軟件總體設(shè)計包括報警以及控制模式。報警模式是通過檢測火情以及煙霧的方式來進(jìn)行工作，通過GSM報警系統(tǒng)來實現(xiàn)功能。其具體規(guī)劃如圖3所示。從圖3的軟件流程圖中可以看出，在系統(tǒng)運行時，小車會自動行走，在未發(fā)現(xiàn)火情或者煙霧的情況下，小車會持續(xù)的自動行走，然而在發(fā)現(xiàn)火情以及煙霧的情況下，小車會通過單片機(jī)，向GSM報警系統(tǒng)發(fā)送信息，最終傳遞給用戶。2.火焰?zhèn)鞲衅鳌Ｔ诨鹧鎮(zhèn)鞲衅鞯脑O(shè)計中，其是智能機(jī)器人的核心組成部分，需要通過火焰?zhèn)鞲衅鱽砀惺芑鹎?，并且發(fā)出相應(yīng)的信號，在運行過程中，首先要對火焰?zhèn)鞲衅鞯撵`敏度進(jìn)行設(shè)計，調(diào)節(jié)到較高的接收范圍，將傳感器置于機(jī)器人前方，在連接過程中，通過火焰?zhèn)鞲衅鞯囊_，將其接入到單片機(jī)開始運行，以此來達(dá)到火情檢測的目的。四、系統(tǒng)實現(xiàn)在系統(tǒng)的實驗過程中，按照二室一廳的格局設(shè)計相應(yīng)的結(jié)構(gòu)，運用機(jī)器人進(jìn)行明火檢測，在房間1中布置煙霧，在房間2設(shè)計可燃物，在房間3設(shè)計障礙物，在系統(tǒng)實現(xiàn)的過程中，對智能機(jī)器人的各項功能進(jìn)行檢測，以便確保其合理的功能。1.巡航及躲避障礙物實驗。在家居智能機(jī)器人的設(shè)計中，對其巡航以及對比障礙物的能力進(jìn)行測試，在測試中發(fā)現(xiàn)，智能機(jī)器人可以在各個房間進(jìn)行巡航，達(dá)到探測的目的，同時在房間3具有障礙物，機(jī)器人在巡航房間3的過程中，會通過紅外傳感技術(shù)來躲避障礙物，之后繼續(xù)巡航，達(dá)到檢測的目的。2.信號預(yù)警。在系統(tǒng)的運行過程中，需要對智能機(jī)器人的信號預(yù)警系統(tǒng)進(jìn)行分析，確定其信號預(yù)警的相關(guān)功能，在設(shè)計過程中，對于煙霧信號預(yù)警體系，機(jī)器人在巡航到房間1的過程中，在發(fā)現(xiàn)煙霧時，會通過煙霧傳感器進(jìn)行信號報警，并且發(fā)送信息到用戶手機(jī)。在房間2遇到可燃物時，系統(tǒng)同樣會警報紅燈，通過GSM系統(tǒng)發(fā)送報警信息，用戶通過相應(yīng)的接收裝備。3.滅火。在機(jī)器人的測試中，當(dāng)用戶接收相應(yīng)的報警信息后，會通過計算機(jī)進(jìn)行控制，要求機(jī)器人停止巡航功能，通過手動方式控制機(jī)器人的運行方位，調(diào)節(jié)滅火裝置，達(dá)到滅火的目的。參考文獻(xiàn)：[1]馬玉娟，楊國華，衛(wèi)寧波.基于ARM-LabVIEW的家居安防監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計[J].電視技術(shù)，2015，（11） ：108-112.[2]張毅，張磊，楊楊.基于智能手機(jī)控制的家居服務(wù)機(jī)器人研發(fā)[J].機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用，2013，（01） ：34-38.[3]楊駿愷.基于智能家居系統(tǒng)的普及型移動環(huán)境檢測與調(diào)節(jié)系統(tǒng)[J].電子世界，2011，（14） ：35-37.endprint