灭火机器人设计方案.doc

灭火机器人共享方案 内容摘要：机器人灭火是中小学机器人比赛的常规项目，怎样提高灭火机器人的速度与稳定性是需要重点解决的课题。丹城中学机器人实验室经过2个多月近千次的调试，研制成功灭火机器人“小百龙一号”，实现了比较先进的“无火不进房间”算法。现作粗略介绍，与行内同仁共同探讨和提高。 关 键 词： 机器人 灭火 一、基本概况 机器人灭火是中小学机器人比赛的常规项目，怎样提高机器人的灭火速度与稳定性是需要重点解决的课题。从整个宁波市情况看，宁波市中小学机器人项目起晚，水平不是很高。但宋诏桥小学灭火项目实力很强，在2005年的全国比赛中以较大的优势夺取了冠军。其1、2、3号房间灭火所使用的时间分别为3.8秒、6.9秒和9.6秒，可以说速度惊人，其他学校则实力一般。总体来讲，只要能在3分钟时间内成功灭火，就有望在市内获将。丹城中学机器人实验室自2005年9月份组建以来，经过2个月的奋战，终于研制成功灭火机制人“小白龙一号”，实现了比较先进的“无火不进房间”算法。该机器人在发挥稳定的情况下（没有加电压），1、2、3、4号房间灭火所使用的时间分别为4.8秒、8.8秒、13.1秒和16.7秒。虽然这个成绩和国内的一流水平还有一定差距，但也不乏有一些成功的算法。 二、常用算法介绍 1）溜边法 就是靠墙走，包括左手法则和右手法则，这是最基本的机器人灭火走迷宫算法，是其他算法的基础。但仅仅使用简单的左手法则或右手法则只能完成小学组比赛，初中组由于要灭4个房间的火并且还要回家，高中组还要完成搜救任务，所以需要组合应用左右手法则。该方法编程简单但速度较慢，适合初学者使用，多见于县、市级比赛。 2）固定线路走法 该方法组合应用走直线和走弧线两种基本方法，容易受电池电量和地面粗糙程度等因素的影响，算法的稳定性低，使用的人较少。 3）一技必杀法 网络上人称失传多年的“一招致胜”算法，该算法的要点是在出发点就查找火焰在哪个房间，直接向需要灭火的房间前进。由于该算法没有任何加分系数，并且对场地的要求高，所以使用的人很少。 4）无火不进房间 该方法的要点是在房间的门口看一下，如果房间内有火，则进去灭火，否则去其他房间寻找火焰，比简单使用左右手法则速度要快很多。该算法实际上是左手法则、右手法则、固定线路法的综合应用，实现起来比较难，是目前国内的主流算法，多见于省级和国家级比赛。 5）作弊算法 常见的作弊算法是先编写好不同房间的灭火程序，抽签得到房间号后用声控、按钮、遥控等方法控制使用哪个子程序。该方法属于歪门邪道，没有研究价值。 参考以上算法，本实验室化了两个多月时间，调试近千次，终于实现了1-2-3-4号房间的无火不进房间算法，现对其中比较成功的部分向大家作一简单介绍。至于规则，由于篇幅所限，请大家自己到网络上去搜索。本校使用的机器人基本组件由纳英特公司提供。 三、丹城中学灭火机器人方案介绍 一）场地 机器人灭火竞赛场地平面示意图如下所示(单位:cm) 其中“H”为出发点，角落的是火焰，墙中间的是家具。 传感器接法 本机器人使用下列传感器接法，以实现左右法则的使用。 左红外避障传感器接数字15口， 左45度角红外避障传感器接数字10口， 右红外避障传感器接数字14口， 右左45度角红外避障传感器接数字8口， 前红外避障传感器接数字9口， 声控传感器接模拟2口， 左火焰传感器接模拟3口， 右火焰传感器接模拟4口， 前地面灰度传感器接模拟5口， 后地面灰度传感器接模拟6口。 总体算法 有火 无火 有火 无火 无火 无火 有火 无火 白线检测 本校对纳英特技术人员在网站上提供的算法做了较大改进，使用一前一后两个灰度传感器，测试上千次无一失手，可靠性大大提高，现介绍如下： 出发点的检测 其中bs=80 hs=120是常数，分别表示白线和地面灰度。 while((analog(5) bs)(analog(6)bs))//位于出发点 { motor(0,100); motor(1,100);} motor(0,100); motor(1,100); sleep(0.5); gotofangjian1();//走出出发点去1号房间 终点的检测 outtime=mseconds();//出门时间