题目：******

设计题目：灭火避障小车

完成日期： 2 0 0 8 年 1 2 月

学院：机械工程学院

专业：机械工程及自动化

指导老师：郑清春、孙启湲、武刚

小组成员：黄军溶、黄伟彬、王博、尹文珊课程成绩评价表

学号姓名年级专业工作分工成绩

20050940 黄军溶05机械2班模型搭建造型设计

20050941 黄伟彬05机械2班程序编写论文撰写

20050950 王博05机械2班模型搭建造型设计

20051031 尹文珊05机械4班模型搭建造型设计

性能（70%）美观与创意（30%）整体

评价

评语：目录

一、问题的提出和分析 (5)

2.1 实验目标 (5)

2.2 功能分析 (5)

二、方案的选择和模型的搭建 (7)

3.1 行走功能 (7)

3.2 搜索功能 (9)

3.3 灭火功能 (10)

3.4 壁障功能 (10)

3.5 美感工作 (11)

三、程序的实现 (12)

4.1 程序流程图 (12)

4.2 功能模块 (14)

4.3 程序全图 (16)

四、设计小结 (17)

5.1 感想 (17)

5.2 感谢 (17)

二、问题的提出和分析

2.1 实验目标

灭火壁障小车主要有两个实验的目标：

（1）能够识别方向且当它遇见火源的时候，它能立即识别火源，通过不断的调整方向，最后将小车停止在火源的正前方，随后就启动灭火装置，也就是我们灭火车上的风扇，将火扑灭。

（2）能够识别前方是否有障碍物的存在，并在有障碍物阻碍的时候，改变方向以避开障碍物。

2.2 功能分析

灭火车必须具备一些主要的功能：

（1）行走功能。

灭火车的行走系统可由LEGO低速电机经齿轮传动适当组合进行减速，驱动轮子。这过程需要两个个电动机，用来给左右的两个轮胎提供动力，使其运动。

（2）搜索功能。

小车还要具备搜索功能，搜索过程中需要判断。我们在小车上安装了光传感器，根据它来寻找光源。在搜索过程中根据火的光判断是否有着火点，灭火车在移动过程中要不断进行检测，发现火情：根据光线的强弱进行判断，用LEGO 光感传感器。为使火情发现得更快、工作更有效，选择适当时机让灭火车360°旋转，以便提前发现着火点。我们用了两个光的传感器使火情发现的更快，定位更加的准确。

（3）到达着火现场功能。

发现火情并不意味着已经到达现场，只有到达现场才能灭火。要求灭火车靠近着火点的适当位置，距离太远，无法有效灭火或根本灭不掉，太近则灭火车要被火烧到，造成车辆、仪器损坏（模拟火源则可能被撞倒等）。这样的问题是我们必须想到的，也是必须要克服的。

（4）灭火功能。

灭火车到达现场后开启灭火装置进行灭火，蜡烛模拟火源。我们小组设计的灭火设备是风扇。我们在灭火车的头部安装了一个发动机，搭建风扇，用风力来实现灭火的方法。

（5）壁障功能。

能够识别前方是否有障碍物的存在，这里可以用触动传感器进行判断。并在触动传感器发现有有障碍物阻碍的时候，改变方向以避开障碍物。

三、方案的选择和模型的搭建

我们在初步分析了上述需要实现的功能后，开始了我们方案的选择和模型的搭建。

3.1 行走功能。

（1）骨架的搭建。

首先，要先把这辆小车的骨架搭起来。我们都知道，“高楼平地起，需要有坚固的根基”，所以我们挑选了多列的板作为底板，再用各种尺寸的砖和梁，搭成了小车的骨架。

搭建结果如图3.1所示。

图3.1 骨架的搭建

（2）轮胎的安装。

骨架搭建好后，就要考虑怎么让小车行走的问题了。有多种组件可以实现这种功能，例如说履带或者车轮，但考虑到我们要让小车要有向前走、向后走、向左、向右转这几个功能，已经行进过程中的平稳问题，为了更好的实现这个功能，我们采取了履带。

在给底架安上轮胎时，为了增加轮胎运动时的稳定性和牢固性，我们采用了较长的轴，通过它将轮胎、齿轮和轴套链接起来，再在底板里面加上了两个长梁，将轴穿过中间的孔加以固定。

搭建结果如图3.2所示。

图3.2 轮胎的安装

（3）电机的放置。

接下来就是放置电机了。这里主要是指用来带动轮胎运动的发动机的发置的选择。

轮胎驱动方面，先要考虑的是采用四轮驱动好，还是两轮驱动好。四轮驱动的好处是力量比较大，速度快，但缺点是在转弯方面不好控制；而二轮就比较容易实现转弯的控制问题。考虑到二轮驱动能很好的解决左转右转问题，容易实现小车的各项功能，所以我们这里采用二轮驱动。

然后就要考虑是用前轮驱动，还是后轮驱动。考虑到前面还需要放置驱动风扇的发动机，以及整辆车重量的分布，还是采用后轮驱动比较合理。但发动机放在最后面好不好？就这一问题我们进行了讨论觉得还是把发动机放在中间。虽然放置中间离轮胎远了点，但只需通过齿轮的传递就可以带动两个后轮的驱动。

搭建结果如图3.3所示。

图3.3 驱动发动机的发置

3.2 搜索功能。

小车的搜索功能是利用两个光传感器来实现的。

采用两个光传感器的原因是为了可以根据光线的强弱，通过判断比较两个光传感器的数值来判断火源的位置。这样通过程序的修正可以不断的靠近火源，并正确的停靠在火源的正前方。

所以我们在小车前端的两侧空余地方装上了两个光传感器，两个光的传感器使火情发现的更快，定位更加的准确。

搭建结果如图3.4所示。

图3.4 光传感器的发置灭火车在到达火源正前方一定位置之后就要开启灭火装置进行灭火，我们用蜡烛模拟火源。我们小组设计的灭火设备是风扇。所以我们必须在灭火车的头部安装了一个发动机，搭建风扇，用风力来实现灭火的方法。

搭建结果如图3.5所示。

图3.5 风扇发动机的发置

3.4 壁障功能。

我们在小车前端装上了触动传感器，这是探知前方障碍物用的。当障碍物碰撞到前方的触动传感器，则用程序控制小车避开障碍物。

搭建结果如图3.6所示。

图3.6 触动传感器的发置经过上面三个内容后，我们小车的结构基本上就完整了。作为工科的学生，我们都把性能放在了第一位，在性能实现的基础上，我们也对小车进行了美化工作。

搭建的结果如图3.7和图3.8所示。

图3.7 灭火车外观

图3.8 灭火车外观四、程序的实现

ROBOLAB是乐高机器人专用的编程语言，它利用图形化编程环境，使的我们特别容易掌握，ROBOLAB软件编程不需要记各种语句的格式，不需要在电脑上输入语句，只要将所需要的图标逻辑性的连接起来就可完成程序的编写。

4.1 程序流程图。

在此处贴流程图

4.2 功能模块。

（1）壁障功能模块：小车壁障功能主要是实现目标为：能够识别前方是否有障碍物的存在，并在触动传感器发现有有障碍物阻碍的时候，改变方向以避开障碍物。

壁障功能模块的程序图如图4.4所示。

图4.4 壁障功能模块程序图

（2）搜索功能模块：

小车的搜索功能主要体现在：在搜索过程中根据光传感器判断是否有着火点，灭火车在移动过程中要不断进行检测，发现火情，根据光线的强弱进行判断和调整，使小车通过不断的左转和右转，准确的停靠在火源的正前方。

搜索功能模块的程序图如图4.5所示。

图4.5 搜索功能模块程序图

（3）灭火功能模块：

灭火车的灭火功能主要表现为：在灭火车到达现场后开启灭火装置进行灭火，蜡烛模拟火源。我们设计的灭火设备是风扇，用风力来实现灭火的方法。

灭火功能模块的程序图如图4.6所示。

图4.6 灭火功能模块程序图4.3 程序全图。

灭火壁障小车的程序全图如图4.7所示。

五、设计小结

5.1 感想。

上课的时间虽然短暂，但是我们确实学到了很多很多。在老师的教导下，在我们的一起努力下，我们度过了美好而充实的时光。我们重温了儿时组装玩具时的好奇而快乐的心情，我们还了解学习了乐高的基本组件，被它无尽的创造性所吸引，还使我们在好似游戏中学到怎样使一个玩具质变成一件具有很高科研含量的“艺术品”，多么奇妙！

通过此次实训，我明显的感觉到了我的提高。

我们传统的教学方式与教材，都倾向与就一个给定的问题，告诉我们一个既定的答案，所以以前的我，思考问题总是照着一条思路走，特别是对于课本上的知识，都是老师讲什么我就接受什么。

而现在，通过这个实训，通过乐高组件，给我提出了开放性的问题，可以让我用不同的方法达到同一项目标，这在很大的程度上锻炼了我的想象力、创造性和开放性思维。特别是在方案的选择和程序的编写上，那不断的改进，都让我不断的开阔了思维。下载本文