智能救援机器人的软硬件设计

O 引言

　　随着科学技术的发展，探险、救灾、排爆等危险场合工作的机器人，以及自动化生产中机器人的应用也日益广泛。因此，智能救援机器人的研制已成为急需和必要，文章就智能救援机器人的设计进行了探讨。

　　1 智能救援机器人的硬件设计

　　该智能救援机器人主要由电源模块、检测感应模块(实现巡线、避障、捡放硬币、测距功能)、声光报警模块、控制器模块、电机驱动模块、显示模块六部分组成，其结构框图如图1所示。

　　1.1 电源电路

　　智能救援机器人全部能量来源于位于机器人底部的六节五号电池，经过传统的7805稳压电路给其单片机及外围传感器供电，其电路如图2所示。部分传感器采用5V低电压供电可以避免机器人过早检测障碍物而停止前进。

　　1.2 检测感应模块

　　1.2.1 巡线电路

　　巡线模块我们采用红外对管。红外对管由LED和光电三极管组成，光电三极管根据从地面反射回来的LED的光的强度而改变积极基极电流。在光电三极管基极接一上拉电阻，则可根据基极电压的测量判断反射光的强弱，强光说明探测器下方是白色，弱光说明下方光较弱，大部分光被黑线吸收。对于输出的模拟信号，我们将其引入五个电压比较器LM339进行处理。电压比较器LM339的一输入端接红外对管，另一端接滑动变阻器，通过对滑动变阻器的调节可以实现对红外对管对黑线的灵敏度。比较器LM339的另一端接上拉电阻后进入单片机进行探测。

　　1.2.2 避障电路

　　避障部分采用光电开关，将其安放在机器人需要测量的各个方向。为减少它的测量距离保证机器人的正常运行，我们采用的是低电压5V供电，供电电压虽略显不足，但能保证它的正常短距离探测。光电开关的信号线的高低电平可反映前方障碍物的有无，障碍物检测电路如图3所示。

　　1.2.3 超声波测距电路

　　由于超声波执行性强、能量消耗慢、在介质中传播距离较远的特点。我们采用DIP-ME007超声波测距模块完成高度的测量功能，其电路板如图4所示。DIP-ME007超声波测距模块能比较迅速、方便地测出桥底部距测距模块之间的距离，此模块共有五个引脚VCC、tring、echo、out、GND。DIP-ME007超声波测距模块输出为pwm方式，VCC、GND接好后向tring发一个10 s以上的高电平，就可以在接收口echo等待高电平输出。单片机采用跳变沿触发，触发后即开始计时。当电平变低后即开始读定时器，此时的值即为此次测距所用的时间。根据S=Ct/2即可得出所测得的距离。如此周期性测量即可实现移动测距。单片机内部自动将测得数据保存并与上一次测距结果比较，保留最大值，当连续五次未测得大于前一次的数据时停止检测并记录最大值。当再次检测到黑线即已成功过桥，是时单片机控制显示模块将测得的最