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消防机器人的系统硬件设计

文章出处: 人气:发表时间:2020-02-14 21:19:32

       本系统主要由单片机模块、电机驱动模0块、火源检测模块、避障模块及电源模块等构成。采用了基于TWI总线规范的主从机控制方式,以AVR系列单片机ATMega128作为控制系统的主模块,ATMega8作为底层控制模块,实现控制侦察车动作(如车体的前进、后退、拐弯等)。

       1、电机驱动模块设计

       直流电机控制和驱动的硬件电路如图2所示。其中电机控制采用的是L298。通过一个L298芯片驱动两个直流减速电机,将EA/EB接PWM(高电平有效),P1、P2、P3、P4接单片机,通过改变EA、EB以及PWM的占空比即可控制电动机的启动停止、加速减速和前进倒退。

       2、火源检测模块设计

       方案一:采用光敏电阻,利用其在不同的光强下阻值不同,确定小车的转向,但检测距离有限,易受外界环境干扰。

       方案二:采用光电三极管形成阵列,在小车车头排列成为半圆状结构。根据矢量合成原理,按照各个传感器测量光强的不同,确定小车相对于光的位置。检测距离较远,受外界干扰小。

       方案选择:采用方案二,此方案实现相对复杂但能取得良好的效果。

       3、避障模块设计

       方案一:采用光电开关,方向杂散小,在距离障碍物一定距离时可测出障碍物,价格低廉。

       方案二:采用超声波测距的方法。利用超声波传感器,监视测量发射脉冲和接受脉冲的时间差,计算超声波和物体之间的距离。

       方案选择:超声波测距价格较高,且通过算法优化,光电开关完全可以满足设计要求,故采用方案一。

       小车避障模块采用的红外光电接近开关,接收均匀分布在半圆周的五个光电开关采集的信号如图4所示,单片机通过读取开关电平的高低即可确定障碍物的方向,引导小车躲避障碍。本设计中采用的是E18-D80NK型光电开关。

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