波，PWM波经驱动桥放大后驱动直流电机Y运动，直流电机Y通过机械装置调整直流无刷电机X的行走方向角度，加速度计Al记录灭火机器人实时的加速度信号并送给STM32F407，STM32F407通过二次积分得到瞬时角度，在下一个采样周期到来时，微处理器根据直流电机Y角度偏差再微调直流电机Y的PWM波输入，通过此方式可以精确调整灭火机器人的姿态，使其重新回到设定中心位置并沿着设定方向前进。当到达既定目标后完成整个右转弯的轨迹曲线运动，然后控制其开始更新其坐标和方向。
[0061]如果在坐标(X，Y)时的方向为北，则更新其坐标为(X+1，Y)，新坐标方向为东；如果在坐标(X，Y)时的方向为东，则更新其坐标为(X，Y-1)，新坐标方向为南；如果在坐标(X，Y)时的方向为南，则更新其坐标为(X-1，Y)，新坐标方向为西；如果在坐标(X，Y)时的方向为西，则更新其坐标为(X，Y+1)，新坐标方向为北。
[0062]在灭火机器人沿着当前方向向前运动过程中如果有挡墙进入前方的运动范围，并且此时左右的传感器S2和S3判断左边无挡墙，而S4、S5判断右方有挡墙时，灭火机器人将存储此时坐标(X，Y)，然后灭火机器人将按照图8的曲线行走。
[0063]在左转弯时，控制器控制电机行走规律与右转类似，当通过三段法到达既定目标后完成整个左转弯的轨迹曲线运动，控制器按照图6的设置开始更新其坐标和方向。
[0064]如果在坐标(X，Y)时的方向为北，则更新其坐标为(X-1，Y)，新坐标方向为西；如果在坐标(X，Y)时的方向为东，则更新其坐标为(X，Y+1)，新坐标方向为北；如果在坐标(X，Y)时的方向为南，则更新其坐标为(X+1，Y)，新坐标方向为东；如果在坐标(X，Y)时的方向为西，则更新其坐标为(X，Y-1 )，新坐标方向为南。
[0065]当灭火机器人到达一个新的房间格后，光电传感器S7开始工作，对新坐标下的光源进行判断，如果光电传感器捕捉到信号将通知STM32F407发现目标，STM32F407会开启基于CCD的图像采集系统进行光源分析，经确定火源无误后，图像采集系统再次工作:首先控制器根据机器人运动方向与蜡烛之间的角度，STM32F407按照旋转角度、角加速度要求，把此角度转化为角度、角速度、角加速度指令值，然后再结合直流电机F的电流反馈和光电编码器的反馈，自动调整直流电机F的PffM波控制信号，控制信号在驱动桥放大后驱动直流电机F运动，直流电机F通过机械装置控制图像采集系统和灭火器喷嘴原地旋转设定角度，当到达设定角度后，控制器使得灭火机器人原地自锁。
[0066]STM32F407根据图像采集系统确定喷嘴与火源之间的高度差，STM32F407按照距离、速度、加速度要求，把此高度差转化为位置、速度、加速度指令值，然后再结合电机E的电和光电编码器的反馈，自动调整直流电机E的PffM波控制信号，然后驱动直流电机E工作，使得灭火器的喷嘴高度与蜡烛火源高度一致，控制器开启携带的干冰灭火器的电磁阀，开始对蜡烛进行喷洒干冰直至光源消失，图像采集系统二次判断火源，确定灭火完成后，控制器关闭图像采集系统。
[0067]如果光电传感器S7没有捕捉到新坐标下的光源，灭火机器人将离开目前房间格，将继续搜寻并更新其坐标。
[0068]当灭火机器人搜到光源，并喷洒干冰完成灭火后，灭火机器人会停在目标点，然后控制器开启另外一套传感器，并调出灭火机器人已经搜索的路径，舍弃未搜寻的目标，通过洪水算法找出已经搜寻过房间的最佳路径，然后灭火机器人按照此路径快速回到搜寻起点，STM32F407会根据直流无刷电机X的速度自动调节电机M的伺服控制，自动改变真空吸盘对地面的吸附能力。
[0069]在灭火机器人房间搜寻过程中，STM32F407会对高速直流无刷电机X、直流电机Y、直流电机M、直流电机E、直流电机F的转矩进行在线辨识，由于系统采用的是三闭环伺服控制，如果转矩出现脉动，控制器会利用直流电机力矩与电流的关系对干扰进行线性补偿，有效减少了电机转矩抖动对灭火机器人快速探索时导航的影响，增加了其抗干扰能力。
[0070]当灭火机器人完成整个返程过程回到起始点(0，0)，STM32F407将控制灭火机器人直流无刷电机X速度为零并实现中心点停车，然后控制器自动切换到另外一套传感器工作，然后控制器使直流无刷电机X和直流电机Y自锁，等待下一个搜寻命令。
[0071]在具体的实施过程中，STM32F4系列除引脚和软件兼容高性能的F2系列外，F4的主频(168MHz)高于F2系列(120MHz)，并支持单周期DSP指令和浮点单元、更大的SRAM容量(192 KB，F2为128 KB)、512KB_1MB的嵌入式闪存以及影像、网络接口和数据加密等更先进的外设。STM32F4系列基于最新的ARM Cortex M4内核，在现有出色的STM32微控制器产品组合中新增了信号处理功能，并提高了运行速度；STM32F405X集成了定时器、3个ADC、2个DAC、串行接口、外存接口、实时时钟、CRC计算单元和模拟真随机数发生器在内的整套先进外设。STM32F407在STM32F405产品基础上增加了多个先进外设。这些性能使得F4系列可以较容易满足控制和信号处理功能混合的数字信号控制需求。高效的信号处理功能与Cortex-M4处理器系列的低能耗、低成本和易于使用的优点的组合，使得其可以为多轴电动机控制提供灵活解决方案。这些特点使得STM32F407特别适合多轴灭火机器人伺服系统的信号处理。
[0072]为了更好的提高灭火机器人对复杂地面的适应能力，本发明采用单轮驱动方式替代了传统的两轮差速行驶驱动方式。单轮驱动可以很好解决两轮差速行驶造成失控的问题:控制器通过控制一个直流无刷电机X，使其只满足机器人行走速度大小，然后通过调整另外一个很小的直流电机Y的伺服控制来调节行走电机的运行方向，实现运行速度与方向的完全解耦，然后再配备两个负责负重的承重轮A和承重轮B，复杂行走速度的直流无刷电机X所在的轮子时刻和承重轮A、承重轮B在一个平面上，永远不会出现两轮差速行驶所出现的失控现象。
[0073]为了能够精确探寻房间发现火源，并且实现灭火机器人进入死胡同不用原地旋转180度然后驶出死胡同，本发明采用两套六组传感器探测房间模式，所发明的灭火机器人二维结构如图3所示:传感器S1、S6共同作用判断前方挡墙，传感器S2和S3共同合作判断其左边挡墙的存在，传感器S4和S5共同合作判断其右边挡墙的存在，同时S2、S3、S4、S5合作为灭火机器人直线运动提供导航依据。由于在比赛现场，太阳光有可能直射进来，这样红外传感器就不能在使用，本发明采用超声波传感器代替了红外传感器。在这种结构设置中，S2和S3可以在不同位置精确测量到房间左侧从有挡墙到无挡墙或者无挡墙到有挡墙的变化，S4和S5可以在不同位置精确测量到房间右侧从有挡墙到无挡墙或者无挡墙到有挡墙的变化，这个位置的传感器信号阶跃变化可以被控制器捕捉到，然后在此位置可以对灭火机器人进行精确补偿，这对于灭火机器人求解房间找到火源并返回到起点计算至关重要，如果没有此智能补偿的话，灭火机器人有可能在复杂房间中的累计误差足以使无法求解房间，导致无法回到房间起点；另外一套传感器只在灭火机器人进入死胡同退出现场时才使用。
[0074]为了提高灭火机器人在寻找火源过程中行走导航的稳定性，本发明在灭火机器人伺服硬件系统中加入了三轴加速度计传感器Al。在灭火机器人行走房间期间全程开启加速度计传感器Al，加速度计传感器Al用来测量灭火机器人三个前进方向的加速度。控制器根据测得的加速度计的加速度信号利用积分和二次积分近似得到其旋转角速度和角度。当灭火机器人的姿态发生变化超过设定阀值时，在一个新的采样周期控制器就立即对其位置补偿，避免灭火机器人远远偏离中心位置而出现撞墙现象的发生，提高了其快速行走导航的稳定性。
[0075]为了提高灭火机器人全数字伺服系统的稳定性，防止灭火机器人在高速行走时打滑导致灭火机器人房间信息错误，本发明在灭火机器人伺服硬件系统中加入了微型直流电机M，在灭火机器人运动过程中，电机M通过真空抽吸装置不停抽吸微型真空吸盘内的空气，使微型真空吸盘的内外压力不一样，产生一定的负压，使其对房间地面产生一定的吸附能力，即使房间地板受到了上一组选手的破坏产生了一定变化，灭火机器人也不会受到影响，有效防止了灭火机器人在高速行走时的地面打滑。
[0076]为了能够准确的采集火源信号，为灭火机器人提供正确的火源信息号并熄灭火源，本发明在普通的光电采集基础上，加入了图像采集系统，如果普通光电传感器采集到了火源信号，控制器开启图像采集系统，然后控制器控制角度对准校正直流电机F工作，使得图像采集系统和喷嘴灭火器能够精确的对准火源，然后图像采集系统开始分析火源，当火源信息确定后，控制器根据图像采集结果控制另外一台升降直流电机E工作，根据火源高度自动升高或降低干冰灭火器的高度，使干冰喷洒高度刚好对准火源中心。
[0077]本发明为克服单片机不能满足两轴灭火机器人行走的稳定性和快速性的要求，舍弃了国产自动灭火机器人所采用的单片机工作模式和两轮差速行驶驱动模式，在吸收国外先进控制思想的前提下，