一種智能救援機器人的設(shè)計

引言

　　智能機器人之所以叫智能機器人，這是因為它有相當發(fā)達的“大腦”。在腦中起作用的是中央計算機，這種計算機跟操作它的人有直接的聯(lián)系。最主要的是，這樣的計算機可以進行按目的安排的動作。正因為這樣，我們才說這種機器人才是真正的機器人，盡管它們的外表可能有所不同。

　　智能機器人具備形形色色的內(nèi)部信息傳感器和外部信息傳感器，如視覺、聽覺、觸覺、嗅覺。除具有感受器外，它還有效應器，作為作用于周圍環(huán)境的手段。這就是筋肉，或稱自整步電動機，它們使手、腳、長鼻子、觸角等動起來。

　　我們稱這種機器人為自控機器人，以便使它同前面談到的機器人區(qū)分開來。它是控制論產(chǎn)生的結(jié)果，控制論主張這樣的事實：生命和非生命有目的的行為在很多方面是一致的。正像一個智能機器人制造者所說的，機器人是一種系統(tǒng)的功能描述，這種系統(tǒng)過去只能從生命細胞生長的結(jié)果中得到，現(xiàn)在它們已經(jīng)成了我們自己能夠制造的東西了。

　　自從1920年捷克斯洛伐克作家卡雷爾，恰佩克的《羅薩姆的機器人萬能公司》問世，人們便對機器人充滿了幻想與期待。隨著社會的不斷發(fā)展，各行各業(yè)的分工越來越明細，機器人也能在其中扮演重要的角色來替代人們的勞動。與此同時，隨著科學技術(shù)的發(fā)展，探險、救災、排爆等危險場合工作的機器人，以及自動化生產(chǎn)中機器人的應用也日益廣泛。因此，智能救援機器人的研制已成為急需和必要，文章就智能救援機器人的設(shè)計進行了探討。

1?? 智能救援機器人的硬件設(shè)計

　　該智能救援機器人主要由電源模塊、檢測感應模塊（實現(xiàn)巡線、避障、撿放硬幣、測距功能）、聲光報警模塊、控制器模塊、電機驅(qū)動模塊、顯示模塊六部分組成，其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

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1.1? 電源電路

　　智能救援機器人全部能量來源于位于機器人底部的六節(jié)五號電池，經(jīng)過傳統(tǒng)的7805穩(wěn)壓電路給其單片機及外圍傳感器供電，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器人過早檢測障礙物而停止前進。

1.2? 檢測感應模塊

1.2.1? 巡線電路

　　巡線模塊我們采用紅外對管。紅外對管由LED和光電三極管組成，光電三極管根據(jù)從地面反射回來的LED的光的強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)基極電壓的測量判斷反射光的強弱，強光說明探測器下方是白色，弱光說明下方光較弱，大部分光被黑線吸收。對于輸出的模擬信號，我們將其引入五個電壓比較器LM339進行處理。

1.2.2? 避障電路

　　避障部分采用光電開關(guān)，將其安放在機器人需要測量的各個方向。為減少它的測量距離保證機器人的正常運行，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。光電開關(guān)的信號線的高低電平可反映前方障礙物的有無，障礙物檢測電路如圖3所示。

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1.2.3? 超聲波測距電路

　　由于超聲波執(zhí)行性強、能量消耗慢、在介質(zhì)中傳播距離較遠的特點。我們采用DIP-ME007超聲波測距模塊完成高度的測量功能，其電路板如圖4所示。DIP-ME007超聲波測距模塊能比較迅速、方便地測出橋底部距測距模塊之間的距離，此模塊共有五個引腳VCC、tring、echo、out、GND。DIP-ME007超聲波測距模塊輸出為pwm方式，VCC、GND接好后向tring發(fā)一個10 s以上的高電平，就可以在接收口echo等待高電平輸出。