如何使用Arduino構(gòu)建一個(gè)消防機(jī)器人

根據(jù)國(guó)家犯罪記錄局（NCRB）的數(shù)據(jù)，據(jù)估計(jì)，從2010年到2014年，印度因火災(zāi)事故造成超過(guò)1.2萬(wàn)人死亡。盡管對(duì)火災(zāi)事故采取了很多預(yù)防措施，但這些自然/人為災(zāi)難確實(shí)時(shí)不時(shí)發(fā)生。在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，為了救人和滅火，我們被迫使用不安全的人力資源。隨著技術(shù)的進(jìn)步，特別是在機(jī)器人技術(shù)方面，很有可能用機(jī)器人代替人類(lèi)來(lái)滅火。這將提高消防員的效率，并防止他們冒著生命危險(xiǎn)。今天我們將使用Arduino構(gòu)建一個(gè)消防機(jī)器人，它將自動(dòng)感應(yīng)火災(zāi)并啟動(dòng)水泵

在這個(gè)項(xiàng)目中，我們將學(xué)習(xí)如何使用Arduino構(gòu)建一個(gè)簡(jiǎn)單的機(jī)器人，它可以向火移動(dòng)并在火周?chē)樗畞?lái)?yè)錅缁?。這是一個(gè)非常簡(jiǎn)單的機(jī)器人，可以教我們機(jī)器人的基本概念;一旦您了解了以下基礎(chǔ)知識(shí)，您就可以構(gòu)建更復(fù)雜的機(jī)器人。所以讓我們開(kāi)始吧...

所需材料：

Arduino UNO

火災(zāi)傳感器或火焰?zhèn)鞲衅鳎? 個(gè)）

伺服電機(jī) （SG90）

L293D電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊

微型直流潛水泵

小型面包板

帶電機(jī)（2）和輪子（2）的機(jī)器人底盤(pán)（任何類(lèi)型）

一個(gè)小罐頭

連接線

消防機(jī)器人工作理念：

該項(xiàng)目的主要大腦是Arduino，但為了感知火災(zāi)，我們使用如下所示的火災(zāi)傳感器模塊（火焰?zhèn)鞲衅鳎?/p>

如您所見(jiàn)，這些傳感器有一個(gè)紅外接收器（光電二極管），用于檢測(cè)火災(zāi)。這怎么可能？當(dāng)火燃燒時(shí)，它會(huì)發(fā)出少量的紅外線，這種光會(huì)被傳感器模塊上的紅外接收器接收。然后，我們使用運(yùn)算放大器檢查紅外接收器兩端的電壓變化，這樣，如果檢測(cè)到火災(zāi)，輸出引腳（DO）將給出0V（LOW），如果沒(méi)有火災(zāi)，輸出引腳將為5V（HIGH）。

因此，我們?cè)跈C(jī)器人的三個(gè)方向上放置了三個(gè)這樣的傳感器，以感知火在哪個(gè)方向燃燒。

我們檢測(cè)火災(zāi)方向，我們可以通過(guò)L293D 模塊驅(qū)動(dòng)電機(jī)來(lái)使用電機(jī)在火災(zāi)附近移動(dòng)。當(dāng)靠近火災(zāi)時(shí)，我們必須用水將其撲滅。使用一個(gè)小容器我們可以攜帶水，容器中還放置了一個(gè)5V泵，整個(gè)容器放置在伺服電機(jī)的頂部，以便我們可以控制必須噴水的方向?，F(xiàn)在讓我們繼續(xù)連接

電路圖：

下面給出了該消防機(jī)器人的完整電路圖

您可以連接所有顯示的連接以上傳程序以檢查工作情況，也可以完全組裝機(jī)器人，然后繼續(xù)連接。這兩種方式的連接都非常簡(jiǎn)單，您應(yīng)該能夠正確處理。

根據(jù)您使用的機(jī)器人底盤(pán)，您可能無(wú)法使用我正在使用的相同類(lèi)型的容器。在這種情況下，請(qǐng)發(fā)揮自己的創(chuàng)造力來(lái)設(shè)置泵送系統(tǒng)。但是，代碼將保持不變。我用一個(gè)小鋁罐（冷飲罐）將泵放在里面，然后在里面倒水。然后，我將整個(gè)罐子組裝在伺服電機(jī)的頂部，以控制水的方向。我的機(jī)器人組裝后看起來(lái)像這樣。

?

?

如您所見(jiàn)，我已使用膠水將伺服翅片固定在容器底部，并使用螺母和螺栓將伺服電機(jī)固定在底盤(pán)上。我們可以簡(jiǎn)單地將容器放在電機(jī)頂部，然后觸發(fā)其中的泵通過(guò)管子向外泵水。然后可以使用伺服器旋轉(zhuǎn)整個(gè)容器以控制水的方向。

對(duì) Arduino 進(jìn)行編程：
準(zhǔn)備好硬件后，您可以上傳Arduino代碼以進(jìn)行某些操作。本頁(yè)末尾給出了完整的程序。但是，我在這里進(jìn)一步解釋了一些重要的零碎內(nèi)容。

眾所周知，火災(zāi)傳感器在發(fā)生火災(zāi)時(shí)將輸出高電平，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)將輸出低電平。因此，我們必須繼續(xù)檢查這些傳感器是否發(fā)生火災(zāi)。如果沒(méi)有火災(zāi)，我們要求電機(jī)保持停止，使所有引腳高，如下所示

if (digitalRead(Left_S) ==1 && digitalRead(Right_S)==1 && digitalRead(Forward_S) ==1) //If Fire not detected all sensors are zero
{
//Do not move the robot
digitalWrite(LM1, HIGH);
digitalWrite(LM2, HIGH);
digitalWrite(RM1, HIGH);
digitalWrite(RM2, HIGH);
}
同樣，如果發(fā)生火災(zāi)，我們可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的電機(jī)來(lái)要求機(jī)器人向該方向移動(dòng)。一旦它到達(dá)火場(chǎng)，左右傳感器將不會(huì)檢測(cè)到火勢(shì)，因?yàn)樗鼤?huì)直立在火場(chǎng)前方?，F(xiàn)在我們使用名為“fire”的變量來(lái)執(zhí)行函數(shù)來(lái)熄火。

else if (digitalRead(Forward_S) ==0) //If Fire is straight ahead
{
//Move the robot forward
digitalWrite(LM1, HIGH);
digitalWrite(LM2, LOW);
digitalWrite(RM1, HIGH);
digitalWrite(RM2, LOW);
fire = true;
}
一旦變量火災(zāi)變?yōu)檎?，消防機(jī)器人arduino代碼將執(zhí)行put_off_fire功能，直到火災(zāi)被撲滅。這是使用下面的代碼完成的。

while (fire == true)
{
put_off_fire();
}
在 put_off_fire（） 中，我們只需要通過(guò)使所有引腳變高來(lái)停止機(jī)器人。然后打開(kāi)泵將水推出容器，同時(shí)我們還可以使用伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)容器，使水均勻地分開(kāi)。這是使用下面的代碼完成的

void put_off_fire()
{
delay (500);
digitalWrite(LM1, HIGH);
digitalWrite(LM2, HIGH);
digitalWrite(RM1, HIGH);
digitalWrite(RM2, HIGH);?
digitalWrite(pump, HIGH); delay(500);
for (pos = 50; pos <= 130; pos += 1) {
myservo.write(pos);
delay(10);?
}
for (pos = 130; pos >= 50; pos -= 1) {
myservo.write(pos);
delay(10);
}
digitalWrite(pump,LOW);
myservo.write(90);
fire=false;
}

消防機(jī)器人工作：

建議分步檢查機(jī)器人的輸出，而不是第一次一起運(yùn)行。您可以將機(jī)器人構(gòu)建到伺服電機(jī)上，并檢查它是否能夠成功跟蹤火災(zāi)。然后您可以檢查泵和伺服電機(jī)是否正常工作。一旦一切按預(yù)期工作，您就可以運(yùn)行下面的程序并享受消防機(jī)器人的完整工作。

機(jī)器人的完整工作可以在下面的視頻中找到?？梢詸z測(cè)到火災(zāi)的最大距離取決于火災(zāi)的大小，對(duì)于小火柴棍來(lái)說(shuō)，距離相對(duì)較小。您還可以使用模塊頂部的電位計(jì)來(lái)控制機(jī)器人的靈敏度。我用移動(dòng)電源為機(jī)器人供電，你可以使用電池，甚至可以用12V電池供電。

/*------ Arduino Fire Fighting Robot Code----- */



#include

Servo myservo;



int pos = 0;?

boolean fire = false;



/*-------defining Inputs------*/

#define Left_S 9 // left sensor

#define Right_S 10 // right sensor

#define Forward_S 8 //forward sensor



/*-------defining Outputs------*/

#define LM1 2 // left motor

#define LM2 3 // left motor

#define RM1 4 // right motor

#define RM2 5 // right motor

#define pump 6



void setup()

{

pinMode(Left_S, INPUT);

pinMode(Right_S, INPUT);

pinMode(Forward_S, INPUT);

pinMode(LM1, OUTPUT);

pinMode(LM2, OUTPUT);

pinMode(RM1, OUTPUT);

pinMode(RM2, OUTPUT);

pinMode(pump, OUTPUT);



myservo.attach(11);

myservo.write(90);?

}



void put_off_fire()

{

delay (500);



digitalWrite(LM1, HIGH);

digitalWrite(LM2, HIGH);

digitalWrite(RM1, HIGH);

digitalWrite(RM2, HIGH);



digitalWrite(pump, HIGH); delay(500);



for (pos = 50; pos <= 130; pos += 1) {?

myservo.write(pos);?

delay(10);?

}

for (pos = 130; pos >= 50; pos -= 1) {?

myservo.write(pos);?

delay(10);

}



digitalWrite(pump,LOW);

myservo.write(90);



fire=false;

}



void loop()

{

myservo.write(90); //Sweep_Servo();?



if (digitalRead(Left_S) ==1 && digitalRead(Right_S)==1 && digitalRead(Forward_S) ==1) //If Fire not detected all sensors are zero

{

//Do not move the robot

digitalWrite(LM1, HIGH);

digitalWrite(LM2, HIGH);

digitalWrite(RM1, HIGH);

digitalWrite(RM2, HIGH);

}



else if (digitalRead(Forward_S) ==0) //If Fire is straight ahead

{

//Move the robot forward

digitalWrite(LM1, HIGH);

digitalWrite(LM2, LOW);

digitalWrite(RM1, HIGH);

digitalWrite(RM2, LOW);

fire = true;

}



else if (digitalRead(Left_S) ==0) //If Fire is to the left

{

//Move the robot left

digitalWrite(LM1, HIGH);

digitalWrite(LM2, LOW);

digitalWrite(RM1, HIGH);

digitalWrite(RM2, HIGH);

}



else if (digitalRead(Right_S) ==0) //If Fire is to the right

{

//Move the robot right

digitalWrite(LM1, HIGH);

digitalWrite(LM2, HIGH);

digitalWrite(RM1, HIGH);

digitalWrite(RM2, LOW);

}



delay(300); //Slow down the speed of robot



while (fire == true)

{

put_off_fire();

}

}
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