基于家居安全背景下智能机器人多传感器控制系统的设计与实现

袁孟豪

【摘要】在家居环境中，由于电气化水平相对较高，比较容易诱发火情。针对家居消防安全，采用多传感器技术设计了智能机器人，通过对其总体设计、硬件设计、软件设计和系统实现的设计，可以保证机器人对火情的实时监测，并且将火情信息发送给户主，从而可以在第一时间应对火情，降低灾害带来的影响。【关键词】家居智能机器人多传感器随着科技的不断发展，智能家居机器人已经逐渐融入人们的生活，提升了智能家居水平。然而在常规家居环境中，人们过于追求电气化的享受，导致火灾发生率较高。因此，探究智能机器人实时监控的智能家居技术具有重要的意义。一、智能机器人总体设计在智能机器人的设计中，采用四轮驱动的方式，保证室内巡航功能、防火报警功能以及简单处理火情。在机器人的预警系统中，采用烟雾传感器、瓦斯检测传感器以及火焰传感器，在发现火源后，机器人会将信息发送给用户，并且用户可以通过远程控制的方式来进行简单操作，以此来降低火情带来的危害，多传感器智能机器人结构如图1所示。二、硬件设计1.电机驱动设计在智能机器人的设计中，需要对电机驱动的硬件进行设计，在本次设计中，智能家居机器人采用四轮驱动方式，设计4个电机，由单片机行正反转控制，在设计过程中，STC RX32单片机仅仅支持2路电机，且接入到驱动板上，外接电路通过L298与驱动板进行连接，其具体电机驱动情况如图2所示。2.供电电路设计。在智能机器人的供电电路设计中，需要采用变压器降压设计方式，且运用7805芯片设计的5V电源，在设计过程中，电容C需要根据负载的实际情况来进行确认。并且电容越大，输出电压较为稳定。同时在电容的设计中，需要保证耐电压数值达到25V以上。同时在电路的设计中，需要保证電路接地。3.GSM报警系统设计。在智能机器人的设计中，采用无线通信模式，需要设计无线通信模块，通信方式通过RS接口的管脚进行连接，在使用过程中，通过火焰传感器的检测来确定火情，同时在检测的过程中，要与火焰保持一定的距离，避免对传感器造成一定的损害，并且传感器的接口与单片机I/O接口连接。在没有烟雾以及火情的情况下，传感器的阻值约为20KΩ左右，但是在烟雾或者火情的情况下爱，阻值呈现高速下降的趋势，传感器输出信号经过放大器放大而达到传输信号的目的。4.驱动板WIFI系统模块电路设计。在智能机器人的设计中，需要对驱动板的WIFI进行设计，以便达到无线操作的功能，在设计过程中，其包含了电机输入接口、摄像头模块以及USB模块，在设计过程中，传感器的信号通过无线网络达到与主机连接的目的，从而实现对火情的实时监控。三、软件设计1.总体规划。在对智能机器人的设计中，需要对系统的软件进行设计，因而需要对其进行总体规划。软件总体设计包括报警以及控制模式。报警模式是通过检测火情以及烟雾的方式来进行工作，通过GSM报警系统来实现功能。其具体规划如图3所示。从图3的软件流程图中可以看出，在系统运行时，小车会自动行走，在未发现火情或者烟雾的情况下，小车会持续的自动行走，然而在发现火情以及烟雾的情况下，小车会通过单片机，向GSM报警系统发送信息，最终传递给用户。2.火焰传感器。在火焰传感器的设计中，其是智能机器人的核心组成部分，需要通过火焰传感器来感受火情，并且发出相应的信号，在运行过程中，首先要对火焰传感器的灵敏度进行设计，调节到较高的接收范围，将传感器置于机器人前方，在连接过程中，通过火焰传感器的引脚，将其接入到单片机开始运行，以此来达到火情检测的目的。四、系统实现在系统的实验过程中，按照二室一厅的格局设计相应的结构，运用机器人进行明火检测，在房间1中布置烟雾，在房间2设计可燃物，在房间3设计障碍物，在系统实现的过程中，对智能机器人的各项功能进行检测，以便确保其合理的功能。1.巡航及躲避障碍物实验。在家居智能机器人的设计中，对其巡航以及对比障碍物的能力进行测试，在测试中发现，智能机器人可以在各个房间进行巡航，达到探测的目的，同时在房间3具有障碍物，机器人在巡航房间3的过程中，会通过红外传感技术来躲避障碍物，之后继续巡航，达到检测的目的。2.信号预警。在系统的运行过程中，需要对智能机器人的信号预警系统进行分析，确定其信号预警的相关功能，在设计过程中，对于烟雾信号预警体系，机器人在巡航到房间1的过程中，在发现烟雾时，会通过烟雾传感器进行信号报警，并且发送信息到用户手机。在房间2遇到可燃物时，系统同样会警报红灯，通过GSM系统发送报警信息，用户通过相应的接收装备。3.灭火。在机器人的测试中，当用户接收相应的报警信息后，会通过计算机进行控制，要求机器人停止巡航功能，通过手动方式控制机器人的运行方位，调节灭火装置，达到灭火的目的。参考文献：[1]马玉娟，杨国华，卫宁波.基于ARM-LabVIEW的家居安防监控系统的设计[J].电视技术，2015，（11） ：108-112.[2]张毅，张磊，杨杨.基于智能手机控制的家居服务机器人研发[J].机器人技术与应用，2013，（01） ：34-38.[3]杨骏恺.基于智能家居系统的普及型移动环境检测与调节系统[J].电子世界，2011，（14） ：35-37.endprint