一种循迹灭火智能小车及其控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种循迹灭火智能小车及其控制方法，一种循迹灭火智能小车，包括主控模块、电源模块、三个直流电机、循迹模块、灭火风扇和火源探模块；所述主控模块实现智能小车循迹过程和灭火过程的运行和切换；通过调整所述两个直流电机的转速和正反转实现小车的前进、后退和原地打转动作；通过控制所述一个直流电机的转动或停止实现灭火风扇的转动或停止；所述循迹模块由两对红外对管组成，通过两对红外对管检测轨迹实现定向循迹；所述火源探测器是由均匀安装在小车前部的光敏电阻组成，根据其电阻值的变化判定是否有火源存在。循迹灭火智能小车通过循迹过程和灭火过程的执行和切换实现火源的监测，可实现火源的及时扑灭，性能好、成本低。
【专利说明】一种循迹灭火智能小车及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种循迹灭火智能小车及其控制方法，属于智能机器人领域。
【背景技术】
[0002]迄今为止，有关智能灭火装置的研究一直是一个难题。当无人看守的库房出现火源，预先安装好的火警装置就会发出警报，当消防人员赶到现场时，火势已经难以控制，对人们的生命和财产造成了无法挽回的损失。随着机械自动化的不断发展，工业生产能力得到了大幅提高，对库房安全要求越来越高，消防安全是重中之重。目前，仓库常用的消防手段是人工定期检测和消防人员灭火，它存在检测不及时、耗时长和灭火作业危险等不足。
[0003]科技的进步，劳动力成本的提高，急需一种智能化程度高、费用低的消防方法。而目前尚未发现类似循迹灭火智能小车存在，本发明就是针对这一关键技术展开的。
【发明内容】
[0004]针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种循迹灭火智能小车及其控制方法。该智能小车可沿黑色轨迹线进行巡逻，并及时扑灭发现的火源。
[0005]为达到上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种循迹灭火智能小车，包括主控模块、电源模块、三个直流电机、循迹模块、灭火风扇和火源探模块；所述主控模块实现智能小车循迹过程和灭火过程的运行和切换；通过调整所述两个直流电机的转速和正反转实现小车的前进、后退和原地打转动作；通过控制所述一个直流电机的转动或停止实现灭火风扇的转动或停止；所述循迹模块由两对红外对管组成，通过两对红外对管检测轨迹实现定向循迹；所述火源探测器是由均匀安装在小车前部的光敏电阻组成，根据其电阻值的变化判定是否有火源存在。
[0006]所述主控模块采用8位单片机作为控制芯片。
[0007]所述电源模块包括第一电容，第二电容，电阻以及二极管；所述电阻和二极管串联，然后与第一电容和第二电容并联，实现电压的稳定输出。
[0008]所述循迹模块由第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻，第一三极管、第二三极管，以及第一发光二极管、第二发光二极管组成，所述第一电阻、第一发光二极管和第一三极管串联组成一组红外对管，所述第三电阻、第二发光二极管和第二三极管串联组成另一组红外对管，第二电阻和第四电阻分别连接于两个三极管的基极，保护电路；两组红外对管并联安装在小车前端两侧，实现循迹功能。
[0009]所述火源探测模块包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻以及第一光敏电阻、第二光敏电阻，第一光敏电阻、第二光敏电阻分别与第七电阻、第八电阻串联后并联形成两个火源探测器，第五电阻、第六电阻和第九电阻起到保护电路的作用。
[0010]一种循迹灭火智能小车控制方法，具体步骤如下:
1)小车运行时，所述主控模块首先进行循迹过程，并检测黑色轨迹线的宽度；
2)根据黑色轨迹线宽度与循迹模块的两对红外对管之间距离的关系，决定小车进入循迹模式一或者循迹模式二:如果两对红外对管之间的距离大于黑色轨迹线宽度，则进入循迹模式一，如果两对红外对管之间的距离小于或等于黑色轨迹线宽度，则进入循迹模式二，实现循迹功能；
3)当检测到黑色轨迹线附近的火源时，所述主控模块终止循迹过程，进行灭火过程，并启动灭火风扇。
[0011]所述的循迹模式一的过程为:两对红外对管之间的距离大于黑色轨迹线的宽度时，黑色轨迹线位于两对红外对管之间，小车前进需要左转时，左侧红外对管会检测到黑色轨迹线，并向主控模块发出高电平信号，主控模块控制左侧直流电机反转，右侧直流电机继续正转，实现小车左转，当小车左转弯完成时，左侧红外对管检测不到黑色轨迹线，并向主控模块发送低电平信号，说明黑色轨迹线又在两对红外对管之间，小车方向和黑色轨迹线方向一致，左侧电机恢复正转，小车继续沿黑色轨迹线运行；小车右转时与此相似。
[0012]所述的循迹模式二的过程为:两对红外对管之间的距离小于或等于黑色轨迹线宽度时，两对红外对管在黑色轨迹线之间，小车前进需要左转时，右侧红外对管会检测不到黑色轨迹线，并向主控模块发送低电平信号，主控模块控制左侧直流电机电机反转，右侧直流电机继续正转，实现小车左转，直到右侧红外对管检测到黑色轨迹线时，再向主控模块发出高电平信号，说明两对红外对管位于黑色轨迹线之间，小车方向已经和黑色轨迹线方向一致，左侧电机恢复正转，小车继续沿黑色轨迹线运行；小车右转时与此相似。
[0013]与现有技术相比，本发明具有如下突出的实质性特点和显著的优点:
本发明一种循迹灭火智能小车克服了现有技术的不足，可实现指定环境的实时监测，并及时发现火源，可以作为一种有效的防火安全设备。循迹灭火智能小车通过循迹过程和灭火过程的执行和切换实现火源的监测，可实现火源的及时扑灭，从根源上解除安全隐患，具有性能好、成本低的优势。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本发明循迹灭火智能小车整体框架图。
[0015]图2是本发明电源模块电路图。
[0016]图3是本发明循迹模块电路图。
[0017]图4是本发明火源探测模块电路图。
[0018]图5是本发明循迹功能实现流程图。
[0019]图6是本发明循迹模式一实现流程图。
[0020]图7是本发明循迹模式二实现流程图。
[0021]图8是本发明灭火功能实现流程图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
[0023]如图1所示，一种循迹灭火智能小车，包括主控模块11、电源模块12、三个直流电机13、循迹模块14、灭火风扇15和火源探模块16 ;所述主控模块11实现智能小车循迹过程和灭火过程的运行和切换；通过调整所述两个直流电机13的转速和正反转实现小车的前进、后退和原地打转动作；通过控制所述一个直流电机13的转动或停止实现灭火风扇15的转动或停止；所述循迹模块14由两对红外对管组成，通过两对红外对管检测轨迹实现定向循迹；所述火源探测器16是由均匀安装在小车前部的光敏电阻组成，根据其电阻值的变化判定是否有火源存在。
[0024]本实施例中，主控模块11优选AT80C51单片机。
[0025]如图2所示，所述电源模块12包括第一电容21，第二电容22，电阻23以及二极管24 ;所述电阻23和二极管24串联，然后与第一电容21和第二电容22并联，实现电压的稳定输出。
[0026]如图3所示，所述循迹模块14由第一电阻31、第二电阻34、第三电阻35、第四电阻38，第一三极管33、第二三极管37，以及第一发光二极管32、第二发光二极管36组成，所述第一电阻31、第一发光二极管32和第一三极管33串联组成一组红外对管，所述第三电阻35、第二发光二极管36和第二三极管37串联组成另一组红外对管，第二电阻34和第四电阻38分别连接于两个三极管的基极，保护电路；两组红外对管并联安装在小车前端两侧，实现循迹功能。
[0027]如图4所示，火源探测模块16包括第五电阻41、第六电阻43、第七电阻44、第八电阻45、第九电阻46以及第一光敏电阻42、第二光敏电阻47，第一光敏电阻42、第二光敏电阻47分别与第七电阻44、第八电阻45串联后并联形成两个火源探测器，第五电阻41、第六电阻43和第九电阻46起到保护电路的作用。
[0028]如图5和图8所示，一种循迹灭火智能小车控制方法，具体步骤如下:
O小车运行时，所述主控模块11首先进行循迹过程，并检测黑色轨迹线的宽度；
2)根据黑色轨迹线宽度与循迹模块14的两对红外对管之间距离的关系，决定小车进入循迹模式一或者循迹模式二:如果两对红外对管之间的距离大于黑色轨迹线宽度，则进入循迹模式一，如果两对红外对管之间的距离小于或等于黑色轨迹线宽度，则进入循迹模式二，实现循迹功能；
3)当检测到黑色轨迹线附近的火源时，所述主控模块11终止循迹过程，进行灭火过程，并启动灭火风扇15。
[0029]如图6所示，所述的循迹模式一的过程为:两对红外对管之间的距离大于黑色轨迹线的宽度时，黑色轨迹线位于两对红外对管之间，小车前进需要左转时，左侧红外对管会检测到黑色轨迹线，并向主控模块11发出高电平信号，主控模块11控制左侧直流电机13反转，右侧直流电机13继续正转，实现小车左转，当小车左转弯完成时，左侧红外对管检测不到黑色轨迹线，并向主控模块11发送低电平信号，说明黑色轨迹线又在两对红外对管之间，小车方向和黑色轨迹线方向一致，左侧电机恢复正转，小车继续沿黑色轨迹线运行；小车右转时与此相似。
[0030]如图7所示，所述的循迹模式二的过程为:两对红外对管之间的距离小于或等于黑色轨迹线宽度时，两对红外对管在黑色轨迹线之间，小车前进需要左转时，右侧红外对管会检测不到黑色轨迹线，并向主控模块11发送低电平信号，主控模块11控制左侧直流电机13电机反转，右侧直流电机13继续正转，实现小车左转，直到右侧红外对管检测到黑色轨迹线时，再向主控模块11发出高电平信号，说明两对红外对管位于黑色轨迹线之间，小车方向已经和黑色轨迹线方向一致，左侧电机恢复正转，小车继续沿黑色轨迹线运行；小车右转时与此相似。[0031]以小车运行轨迹右侧出现火源为例，小车右侧光敏传感器检测到火源信号，将电阻变化信号转化为电压变化信号，并经过A/D转换为信号X，发送至主控模块11，经主控模块11比较发现X大于M，则判定小车右侧出现火源，主控模块11终止循迹功能，主控模块11控制右侧电机停止转动，左侧电机继续转动直到左侧光敏电阻检测到火源信号时，主控模块11判定火源就在小车正前方，小车两侧电机都停止转动，并通过驱动芯片驱动安装有灭火风扇15的直流电机工作，直至两侧光敏传感器都检测不到火源，说明小车实现了灭火功能，主控芯片向安装有灭火风扇的直流电机发出停止转动信号，终止灭火。
【权利要求】
1.一种循迹灭火智能小车，其特征在于，包括主控模块(11)、电源模块(12)、三个直流电机(13)、循迹模块(14)、灭火风扇(15)和火源探模块(16);所述主控模块(11)实现智能小车循迹过程和灭火过程的运行和切换；通过调整所述两个直流电机(13)的转速和正反转实现小车的前进、后退和原地打转动作；通过控制所述一个直流电机(13)的转动或停止实现灭火风扇(15)的转动或停止；所述循迹模块(14)由两对红外对管组成，通过两对红外对管检测轨迹实现定向循迹；所述火源探测器(16)是由均匀安装在小车前部的光敏电阻组成，根据其电阻值的变化判定是否有火源存在。
2.根据权利要求1所述的循迹灭火智能小车，其特征在于，所述主控模块(11)采用8位单片机作为控制芯片。
3.根据权利要求1所述的循迹灭火智能小车，其特征在于，所述电源模块(12)包括第一电容(21)，第二电容(22)，电阻(23)以及二极管(24);所述电阻(23)和二极管(24)串联，然后与第一电容(21)和第二电容(22)并联,实现电压的稳定输出。
4.根据权利要求1所述的循迹灭火智能小车，其特征在于，所述循迹模块(14)由第一电阻(31)、第二电阻(34)、第三电阻(35)、第四电阻(38)，第一三极管(33)、第二三极管(37)，以及第一发光二极管(32)、第二发光二极管(36)组成，所述第一电阻(31)、第一发光二极管(32 )和第一三极管(33 )串联组成一组红外对管，所述第三电阻(35 )、第二发光二极管(36)和第二三极管(37)串联组成另一组红外对管，第二电阻(34)和第四电阻(38)分别连接于两个三极管的基极，保护电路；两组红外对管并联安装在小车前端两侧，实现循迹功倉泛。
5.根据权利要求1所 述的循迹灭火智能小车，其特征在于，所述火源探测模块(16)包括第五电阻(41)、第六电阻(43)、第七电阻(44)、第八电阻(45)、第九电阻(46)以及第一光敏电阻(42)、第二光敏电阻(47)，第一光敏电阻(42)、第二光敏电阻(47)分别与第七电阻(44)、第八电阻(45)串联后并联形成两个火源探测器，第五电阻(41)、第六电阻(43)和第九电阻(46 )起到保护电路的作用。
6.一种循迹灭火智能小车控制方法，其特征在于，具体步骤如下: O小车运行时，所述主控模块(11)首先进行循迹过程，并检测黑色轨迹线的宽度； 2)根据黑色轨迹线宽度与循迹模块(14)的两对红外对管之间距离的关系，决定小车进入循迹模式一或者循迹模式二:如果两对红外对管之间的距离大于黑色轨迹线宽度，则进入循迹模式一，如果两对红外对管之间的距离小于或等于黑色轨迹线宽度，则进入循迹模式二，实现循迹功能； 3)当检测到黑色轨迹线附近的火源时，所述主控模块(11)终止循迹过程，进行灭火过程，并启动灭火风扇(15)。
7.根据权利要求6所述的循迹灭火智能小车控制方法，其特征在于，所述的循迹模式一的过程为:两对红外对管之间的距离大于黑色轨迹线的宽度时，黑色轨迹线位于两对红外对管之间，小车前进需要左转时，左侧红外对管会检测到黑色轨迹线，并向主控模块(11)发出高电平信号，主控模块(11)控制左侧直流电机(13)反转，右侧直流电机(13)继续正转，实现小车左转，当小车左转弯完成时，左侧红外对管检测不到黑色轨迹线，并向主控模块(11)发送低电平信号，说明黑色轨迹线又在两对红外对管之间，小车方向和黑色轨迹线方向一致，左侧电机恢复正转，小车继续沿黑色轨迹线运行；小车右转时与此相似。
8.根据权利要求6所述的循迹灭火智能小车控制方法，其特征在于，所述的循迹模式二的过程为:两对红外对管之间的距离小于或等于黑色轨迹线宽度时，两对红外对管在黑色轨迹线之间，小车前进需要左转时，右侧红外对管会检测不到黑色轨迹线，并向主控模块(11)发送低电平信号，主控模块(11)控制左侧直流电机(13 )电机反转，右侧直流电机(13 )继续正转，实现小车左转，直到右侧红外对管检测到黑色轨迹线时，再向主控模块(11)发出高电平信号，说明两对红外对管位于黑色轨迹线之间，小车方向已经和黑色轨迹线方向一致，左侧电机恢复正转 小车继续沿黑色轨迹线运行；小车右转时与此相似。
【文档编号】A62C27/00GK104027920SQ201410248257
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月6日 优先权日:2014年6月6日
【发明者】袁帅, 王佩, 吴智政, 李洪强 申请人:上海大学