摘要:本文主要是研究融合人工智能、神經(jīng)網(wǎng)絡、計算機技術、自動控制、遠程控制的偵查滅火機器人，通過電路板主控系統(tǒng)的總體控制，利用傳感器進行火焰和障礙的檢測，通過各種非電信號向電信號的轉變來控制偵查滅火機器人的每一個行動，它可以自動避障、自動尋找火源、自動滅火。

　　關鍵詞: 人工智能 遠程控制 滅火機器人

　　Abstract: this paper is mainly research fusion artificial intelligence, neural network, computer technology, automatic control, remote control robot fire investigation, through the circuit board master control system of overall control, using the sensor for the flame and obstacles test, through all kinds of electrical signals to the transformation of the electrical signals to control the fire investigation of the robot every action, it can automatic obstacle avoidance, automatic looking for fire, automatic fire extinguishing.

　　Keywords: artificial intelligence remote control robot fire

　　中圖分類號：TP242 文獻標識碼：A 文章編號：

　　1 前 言

　　隨著社會的不斷發(fā)展，在社會財富日益增多的同時，導致發(fā)生火災的危險性也在增多，火災的危害性也越來越大。各種不可避免的火災頻繁出現(xiàn)，給社會造成了許多隱患。在長春就出現(xiàn)了天元大廈大火災的慘痛教訓，所以隨著社會與國家的發(fā)展，在經(jīng)濟迅速增長的同時，各種火災的及時撲救已成為了迫在眉睫需要解決的問題。救火早一刻就少一分的損失。救援人員固然很快，但也需要一定的時間，而且進入火災現(xiàn)場還有一定的危險，甚至危及生命。近幾十年中，大量的高層，地下建筑與大型的石化企業(yè)不斷涌現(xiàn)。由于這些建筑的特殊性，發(fā)生火災時，不能快速高效的滅火。為了解決這些難題，盡快救助火災中的受害者，最大限度的保證消防人員的安全，研制一種偵查滅火機器人是十分必要和有實際現(xiàn)實意義的。

　　2 偵查滅火機器人的總體設計

　　2.1 方案的確認

　　偵查滅火機器人主要模塊有微控制器模塊、語音識別模塊、電機驅動模塊、火焰檢測模塊、避障模塊、語音報警模塊。

　　2.1.1 控制器模塊

　　采用單片機作為控制器。SPCE061A是16位微處理器，具有體積小、集成度高、易擴展、可靠性高、功耗低、結構簡單、中斷處理能力強等特點，內嵌32k字閃存FLASH，處理速度高，尤其適用于數(shù)字語音播報和識別等應用領域。

　　2.1.2 語音識別模塊

　　利用61單片機進行存儲和放音。凌陽61單片機是16位單片機，具有DSP功能，有很強的信息處理能力，最高時鐘可達49MHz，具備運算速度高的優(yōu)勢等，這些都為語音的播放、錄放、合成和辨識提供了條件。

　　2.1.3 電機驅動模塊

　　電機采用直流減速電機。直流電機運轉平穩(wěn)，精度有一定的保證。直流電機控制的精度雖然沒有步進電機那樣高，但完全可以滿足要求。通過單片機的PWM輸出同樣可以控制直流電機的旋轉速度，實現(xiàn)機器人的速度控制，并且直流電機相對于步進電機價格經(jīng)濟。

　　2.1.4 火焰檢測模塊

　　當蠟燭燃燒時，火焰會產(chǎn)生一定強度的紫外線、可見光和紅外線，根據(jù)蠟燭燃燒時火焰光譜分布情況，可選用相應的火焰檢測器。蠟燭光的色溫在1800K左右，色溫較低，波長偏向紅外線。

　　本次設計采用遠紅外火焰?zhèn)鞲衅鳎�遠紅外火焰?zhèn)鞲衅骺梢杂脕硖綔y火源或其他一些波長在700~1000nm范圍內的熱源。蠟燭燃燒所產(chǎn)生的紅外線波長位于遠紅外火焰?zhèn)鞲衅鳈z測的波長范圍之內。

　　2.1.5 語音報警模塊

　　采用SPCE061A自帶的語音功能很容易實現(xiàn)語音報警的功能。

　　2.1.6 顯示模塊

　　采用LED數(shù)碼管顯示。數(shù)碼管只能顯示有限的數(shù)字和符號，但是顏色鮮艷，易于觀察，可實時動態(tài)顯示。采用CH451驅動可以大量的減少占用的接口數(shù)目。機器人上采用8位LED數(shù)碼管顯示火源的個數(shù)和小車的速度。

　　經(jīng)過仔細的分析和論證，決定系統(tǒng)各模塊的最終方案如下：

　　(1) 控制模塊：采用凌陽SPCE061A16位單片機。

　　(2) 語音模塊：采用凌陽61單片機自帶的語音功能。

　　(3) 尋跡模塊：采用紅外對管進行反射式探測。

　　(4) 避障模塊：采用光電接近開關避障。

　　(5) 火焰檢測模塊：采用遠紅外火焰?zhèn)鞲衅鳌?/p>

　　(6) 顯示模塊：采用LED顯示模塊。

　　2.2 軟件設計

　　2.2.1 開發(fā)軟件及編程語言簡介

　　使用凌陽公司的在線調試與編程軟件unSPIDE2.5.0， 采用主流設計語言C語言對單片機進行編程實現(xiàn)各項功能。C語言功能豐富，表達能力強，目標程序效率高，可移植性好，既具有高級語言的優(yōu)點，又具有低級語言的許多特點，應用十分廣泛。

　　2.2.2 軟件實現(xiàn)

　　軟件設計采用模塊化設計方法，每一個模塊對應一個文件，各模塊之間耦合度較小，比較容易修改維護。

　　2.2.3 滅火并返程的算法

　　采用機器人內建坐標的算法，機器人在每一個點的坐標表示為(x, y, dir)其中x， y表示機器人在場地中的坐標，dir表示機器人的當前方向。將滅火場地定義為第一象限，將機器人出發(fā)點定為坐標(0，0，0)，則場地內的坐標均為正數(shù)。

　　我們又編寫了由坐標(x0, y0, dir0)到坐標(x1, y1, dir1)的算法，可以通過不同的路徑到達指定的坐標。再建立一個坐標隊列，這樣機器人就可以沿指定的路線前進，同時可以在前進途中檢測火焰，撲滅火焰。

　　如果在前進途中遇到障礙，還可以通過障礙算法修改坐標隊列和臨時坐標隊列，使機器人繞過障礙。

　　3 偵查滅火機器人的優(yōu)點

　　(1)無生命損傷性。機器人作為一種無生命載體，在面臨高溫、有毒、缺氧和濃煙等各種危險復雜的環(huán)境時，在人力所不及之處可充分發(fā)揮其作用，大大減少消防人員傷亡。

　　(2)可重復使用性。該機器人作為一種特殊武器裝備，在細心維護保養(yǎng)的同時，可反復多次使用，發(fā)揮其效能。

　　(3)人工智能性。現(xiàn)代機器人是人工智能、神經(jīng)網(wǎng)絡、計算機技術、自動控制、電力電子、模糊控制和機械工業(yè)等高端學科的結合體。它能夠根據(jù)現(xiàn)場實際情況，偵查判斷實際危險情況來源，進行數(shù)據(jù)收集、處理、傳輸反饋、滅火等工作。

　　(4)操作方便，只需一個人即可，無論智力高低，就像手機一樣方便。

　　(5)可應對一些難于進入的地形和危險的場合。比如那些進入有生命危險的地方和消防員難以進入的地方。

　　4 綜述

　　機器人技術作為20世紀人類最偉大的發(fā)明之一，自60年代初問世以來，經(jīng)歷40余年的發(fā)展已取得長足的進步。

　　滅火機器人屬于特種機器人范疇，它作為特種消防設備可替代消防隊員接近火災現(xiàn)場實施有效的滅火救援作業(yè)，開展各項火場偵查任務，尤其是在危險性大或者消防隊員不易接近的場合，滅火機器人的應用將大大提高消防部門撲滅惡性火災的能力，對減少國家財產(chǎn)損失和滅火救援人員的傷亡具有重要的作用。

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