安防機器人的設(shè)計與制作

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1、安防機器人的設(shè)計與制作摘要本設(shè)計是一臺智能化的移動監(jiān)控機器人，它主要包括移動機器人和主控臺兩大部分，能夠?qū)崿F(xiàn)防盜監(jiān)控，溫度監(jiān)視，火災(zāi)報警等功能。該機器人能夠自主移動，也可以通過主控臺遙控機器人的動作。本設(shè)計以單片機MTC89C52RC為中央控制核心，采用彩色CCD攝像頭UM-800C采集圖像，反射型紅外光電開關(guān)RMF-DU10檢測障礙物，兩個直流減速電機為主要動力驅(qū)動，采用DF數(shù)據(jù)發(fā)射、接收模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸，采用四頻道無線微波影音傳輸模塊無線傳輸視頻，可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控.本設(shè)計的特色是改變了現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)的單一固定形式，大大提高了監(jiān)控的靈活性和實

2、時性，不存在監(jiān)控死角。開啟機器人的自動巡邏功能后，機器人可以自動按照設(shè)定的路線巡邏，途中遇到障礙物時能夠自動識別并繞過障礙物,并且還可以實時攝像。此外本機器人監(jiān)控系統(tǒng)不需另外架設(shè)線路，適應(yīng)性強，即投即用，簡單、方便、經(jīng)濟、可靠。目錄安防機器人的設(shè)計與制作12設(shè)計任務(wù)32.1基本要求32.2發(fā)揮部分33可行性分析43.1機器人的可行性方案43.2障礙物檢測43.3動力及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)53.4電源系統(tǒng)54總體設(shè)計55硬件設(shè)計65.1STC89C52RC的最小系統(tǒng)電路圖：65.2帶有紅外光探照燈的CCD攝像頭的設(shè)計75.3直流電機驅(qū)動設(shè)計75.4云臺的控制105.

3、5無線遙控發(fā)射接收模塊156軟件設(shè)計196.1機器人主程序控制流程圖196.2自動避障算法及程序控制196.3串口通信參數(shù)設(shè)置206.4實時監(jiān)控216.5實時報警217功能測試與性能調(diào)試227.1功能測試227.2性能調(diào)試228結(jié)束語221引言近年來，隨著智能機器人技術(shù)的迅速發(fā)展，智能機器人的應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷地擴大。并且，隨著人們生活質(zhì)量的日益提高，智能機器人已經(jīng)開始進(jìn)入了家庭服務(wù)行業(yè)。由智能型家庭服務(wù)機器人代替人來完成清潔衛(wèi)生、物品搬運、家電控制、家庭娛樂、病況監(jiān)視、兒童教育、報時催醒、電話接聽等各種家務(wù)勞動，不僅是一項極具應(yīng)用前景的高新技術(shù)行業(yè)，而

4、且也是智能機器人目前研究的一個重要熱點。另一方面，世界各國的老齡化問題也更進(jìn)一步地加劇了對智能型家庭服務(wù)機器人的需求。例如，目前在加拿大已有3，800，000以上人的年齡超過65歲，在德國超過82，000，000人的年齡在60歲以上，分別占該國人口的12.43%和22%，而且近年來還有加重趨勢。在中國專家預(yù)言到2010年中國獨生子女和老齡化問題將更加嚴(yán)重。國際上較早開展安防機器人研究的是美國與前蘇聯(lián)，稍后，英國、日本、法國、德國等國家也紛紛開始研究該類技術(shù)。我國大約有30家左右的高等院校和研究院在從事各類機器人的研究工作，在40多年來，已在機器人的各方

5、面取得了可惜的成就，某些產(chǎn)品技術(shù)已接近國際先進(jìn)水平。因此，家庭服務(wù)機器人將在許多以老弱、病殘、獨子為主的家庭中占據(jù)一席之地。此外，以防盜監(jiān)測和電及煤氣安全檢查為主要內(nèi)容的家居智能安防系統(tǒng)在我國發(fā)展迅速，近幾年的增長速度達(dá)到15％－20％，家居智能安防業(yè)已經(jīng)形成了一個巨大的市場。為此，我們將家庭服務(wù)機器人與家居智能安防系統(tǒng)結(jié)合在一起，利用家庭服務(wù)機器人的機動性和自律能力來實現(xiàn)家居智能安防系統(tǒng)的功能，以便更有效地完成家庭服務(wù)和家居安防。2設(shè)計任務(wù)本設(shè)計的主要任務(wù)是在設(shè)計并制作一個可以移動監(jiān)控的人形機器人。2.1基本要求1）機器人可以前進(jìn)，后退，轉(zhuǎn)彎等基本動

6、作，并具有多自由度的手臂(自由度>4)。2）具有圖像，溫度，濕度，火災(zāi)，防盜的監(jiān)控功能，處于監(jiān)控模式時，發(fā)現(xiàn)不法分子闖入時發(fā)出恐嚇聲音警報，發(fā)現(xiàn)溫度濕度不在正常范圍內(nèi)發(fā)出語音提示，并自動開啟空調(diào)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度濕度。發(fā)現(xiàn)可燃?xì)怏w泄漏時及時發(fā)出語音警報并關(guān)閉燃?xì)饪傞y門。當(dāng)主人不在家時，能及時通過手機短信通知主人。3）可以遙控控制機器人的移動，可以舞蹈供主人娛樂。4）主人可以通過手機發(fā)短信控制機器人做些規(guī)定好的任務(wù)，如喂寵物，開空調(diào)等。5）機器人可以設(shè)置為巡邏監(jiān)控模式，此模式下機器人能夠按照設(shè)定的線路巡邏，并能識別障礙物，行駛過程中時能夠自動饒過障礙物，實現(xiàn)自

7、主移動監(jiān)控。2.2發(fā)揮部分1）防盜報警，溫度濕度調(diào)節(jié)，可燃?xì)怏w報警，并及時關(guān)閉燃?xì)饪傞y門。2）通過短信的方式，把家中的情況告知主人。3）可以通過手機發(fā)短信控制機器人做些規(guī)定好的任務(wù)，如喂寵物，開空調(diào)等。4)其它。3可行性分析3.1機器人的可行性方案1）采用筆記本計算機控制，編程靈活，多種軟件均可實現(xiàn)。2）采用單片機控制，處理速度相對較低，但成本低廉。3）采用輸出標(biāo)準(zhǔn)TV視頻信號的彩色CCD攝像頭，可以直接配合使用無線視頻發(fā)送器，且這種攝像頭價格低廉；另配以大功率無線視頻發(fā)送模塊實現(xiàn)視頻圖像的采集。決策方案：采用單片機作為控制器，本設(shè)計本著降低成本的原則

8、設(shè)計。3.2障礙物檢測可行性方案：1）采用紅外線反射管，反映靈敏，可靠性高，缺點是探測距離較近