阐述了研究新型灭火机器人的背景与意义,根据可行性方案研发了一款基于气动装置的灭火机器人。该机器人随车携带多种传感器,并辅助以机器视觉识系统和深度学习算法精确定位火点,希望能给予消防员一定的辅助。

根据灭火机器人的竞赛规则,给出了灭火机器人的硬件结构设计方案和软件设计流程。所用的机器人处理器为AVR单片机,主要利用红外传感器、光敏传感器对环境进行检测,使机器人在场地中按照预定的方案寻找火源并扑灭。

控制器是机器人的＂大脑＂。在详细分析了比赛用智能灭火机器人系统对控制器要求的基础上,选择比较合理的系统架构。内容具体分为软件设计和硬件设计两方面。在硬件方面采用ARM9作为灭火机器人的控制器核心,ARM9的采用保证了机器人在功能强大的同时拥有良好的扩展性,并且成本较低,易于普及。在软件方面给出了整体设计和沿墙走的流程图。实验证明,该系统设计合理,稳定可靠,达到了最初的设计目标,可以出色地完成灭火任务。

为了实现灭火机器人火源寻踪,同时避免单一模糊控制器中由于输入变量个数太多造成的模糊规则数量庞大,提出一种分层模糊控制的灭火机器人火源寻踪控制策略。首先设计一种分层模糊控制系统,底层模糊控制器将灭火机器人左边、前面以及右边的红外温度传感器和红外火焰传感器探测到的火源信息进行反馈式融合,得到关于火源方向的模糊向量;上层模糊控制器利用机器人上左方、前方以及右方的三个超声波传感器探测到的障碍物距离信息和火源方向进行火源寻踪。然后利用MATLAB进行两种火场情况下火源寻踪仿真分析,仿真结果表明灭火机器人在火源寻踪过程中排除了干扰热源的影响,避开障碍物后准确到达了火源点。