智能救援機(jī)器人的軟硬件設(shè)計(jì)

O 引言

　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，探險(xiǎn)、救災(zāi)、排爆等危險(xiǎn)場(chǎng)合工作的機(jī)器人，以及自動(dòng)化生產(chǎn)中機(jī)器人的應(yīng)用也日益廣泛。因此，智能救援機(jī)器人的研制已成為急需和必要，文章就智能救援機(jī)器人的設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討。

　　1 智能救援機(jī)器人的硬件設(shè)計(jì)

　　該智能救援機(jī)器人主要由電源模塊、檢測(cè)感應(yīng)模塊(實(shí)現(xiàn)巡線、避障、撿放硬幣、測(cè)距功能)、聲光報(bào)警模塊、控制器模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、顯示模塊六部分組成，其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

　　1.1 電源電路

　　智能救援機(jī)器人全部能量來(lái)源于位于機(jī)器人底部的六節(jié)五號(hào)電池，經(jīng)過(guò)傳統(tǒng)的7805穩(wěn)壓電路給其單片機(jī)及外圍傳感器供電，其電路如圖2所示。部分傳感器采用5V低電壓供電可以避免機(jī)器人過(guò)早檢測(cè)障礙物而停止前進(jìn)。

　　1.2 檢測(cè)感應(yīng)模塊

　　1.2.1 巡線電路

　　巡線模塊我們采用紅外對(duì)管。紅外對(duì)管由LED和光電三極管組成，光電三極管根據(jù)從地面反射回來(lái)的LED的光的強(qiáng)度而改變積極基極電流。在光電三極管基極接一上拉電阻，則可根據(jù)基極電壓的測(cè)量判斷反射光的強(qiáng)弱，強(qiáng)光說(shuō)明探測(cè)器下方是白色，弱光說(shuō)明下方光較弱，大部分光被黑線吸收。對(duì)于輸出的模擬信號(hào)，我們將其引入五個(gè)電壓比較器LM339進(jìn)行處理。電壓比較器LM339的一輸入端接紅外對(duì)管，另一端接滑動(dòng)變阻器，通過(guò)對(duì)滑動(dòng)變阻器的調(diào)節(jié)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)紅外對(duì)管對(duì)黑線的靈敏度。比較器LM339的另一端接上拉電阻后進(jìn)入單片機(jī)進(jìn)行探測(cè)。

　　1.2.2 避障電路

　　避障部分采用光電開(kāi)關(guān)，將其安放在機(jī)器人需要測(cè)量的各個(gè)方向。為減少它的測(cè)量距離保證機(jī)器人的正常運(yùn)行，我們采用的是低電壓5V供電，供電電壓雖略顯不足，但能保證它的正常短距離探測(cè)。光電開(kāi)關(guān)的信號(hào)線的高低電平可反映前方障礙物的有無(wú)，障礙物檢測(cè)電路如圖3所示。

　　1.2.3 超聲波測(cè)距電路

　　由于超聲波執(zhí)行性強(qiáng)、能量消耗慢、在介質(zhì)中傳播距離較遠(yuǎn)的特點(diǎn)。我們采用DIP-ME007超聲波測(cè)距模塊完成高度的測(cè)量功能，其電路板如圖4所示。DIP-ME007超聲波測(cè)距模塊能比較迅速、方便地測(cè)出橋底部距測(cè)距模塊之間的距離，此模塊共有五個(gè)引腳VCC、tring、echo、out、GND。DIP-ME007超聲波測(cè)距模塊輸出為pwm方式，VCC、GND接好后向tring發(fā)一個(gè)10 s以上的高電平，就可以在接收口echo等待高電平輸出。單片機(jī)采用跳變沿觸發(fā)，觸發(fā)后即開(kāi)始計(jì)時(shí)。當(dāng)電平變低后即開(kāi)始讀定時(shí)器，此時(shí)的值即為此次測(cè)距所用的時(shí)間。根據(jù)S=Ct/2即可得出所測(cè)得的距離。如此周期性測(cè)量即可實(shí)現(xiàn)移動(dòng)測(cè)距。單片機(jī)內(nèi)部自動(dòng)將測(cè)得數(shù)據(jù)保存并與上一次測(cè)距結(jié)果比較，保留最大值，當(dāng)連續(xù)五次未測(cè)得大于前一次的數(shù)據(jù)時(shí)停止檢測(cè)并記錄最大值。當(dāng)再次檢測(cè)到黑線即已成功過(guò)橋，是時(shí)單片機(jī)控制顯示模塊將測(cè)得的最