引言

　　智能機器人之所以叫智能機器人,，這是因為它有相當(dāng)發(fā)達(dá)的“大腦”,。在腦中起作用的是中央計算機,，這種計算機跟操作它的人有直接的聯(lián)系,。最主要的是，這樣的計算機可以進(jìn)行按目的安排的動作,。正因為這樣,，我們才說這種機器人才是真正的機器人，盡管它們的外表可能有所不同,。

　　智能機器人具備形形色色的內(nèi)部信息傳感器和外部信息傳感器,，如視覺、聽覺,、觸覺,、嗅覺。除具有感受器外,，它還有效應(yīng)器,，作為作用于周圍環(huán)境的手段。這就是筋肉,，或稱自整步電動機,，它們使手、腳,、長鼻子、觸角等動起來,。

　　我們稱這種機器人為自控機器人,，以便使它同前面談到的機器人區(qū)分開來。它是控制論產(chǎn)生的結(jié)果,，控制論主張這樣的事實：生命和非生命有目的的行為在很多方面是一致的,。正像一個智能機器人制造者所說的，機器人是一種系統(tǒng)的功能描述,，這種系統(tǒng)過去只能從生命細(xì)胞生長的結(jié)果中得到,，現(xiàn)在它們已經(jīng)成了我們自己能夠制造的東西了。

　　自從1920年捷克斯洛伐克作家卡雷爾，恰佩克的《羅薩姆的機器人萬能公司》問世,，人們便對機器人充滿了幻想與期待,。隨著社會的不斷發(fā)展，各行各業(yè)的分工越來越明細(xì),，機器人也能在其中扮演重要的角色來替代人們的勞動,。與此同時，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,，探險,、救災(zāi)、排爆等危險場合工作的機器人,，以及自動化生產(chǎn)中機器人的應(yīng)用也日益廣泛,。因此，智能救援機器人的研制已成為急需和必要,，文章就智能救援機器人的設(shè)計進(jìn)行了探討,。

1   智能救援機器人的硬件設(shè)計

　　該智能救援機器人主要由電源模塊、檢測感應(yīng)模塊（實現(xiàn)巡線,、避障,、撿放硬幣、測距功能）,、聲光報警模塊,、控制器模塊、電機驅(qū)動模塊,、顯示模塊六部分組成,，其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

1.1  電源電路

　　智能救援機器人全部能量來源于位于機器人底部的六節(jié)五號電池,，經(jīng)過傳統(tǒng)的7805穩(wěn)壓電路給其單片機及外圍傳感器供電,，其電路如圖2所示。部分傳感器采用5V低電壓供電可以避免機器人過早檢測障礙物而停止前進(jìn),。

1.2  檢測感應(yīng)模塊

1.2.1  巡線電路

　　巡線模塊我們采用紅外對管,。紅外對管由LED和光電三極管組成，光電三極管根據(jù)從地面反射回來的LED的光的強度而改變積極基極電流,。在光電三極管基極接一上拉電阻,，則可根據(jù)基極電壓的測量判斷反射光的強弱，強光說明探測器下方是白色,，弱光說明下方光較弱,，大部分光被黑線吸收。對于輸出的模擬信號,，我們將其引入五個電壓比較器LM339進(jìn)行處理,。

1.2.2  避障電路

　　避障部分采用光電開關(guān),，將其安放在機器人需要測量的各個方向。為減少它的測量距離保證機器人的正常運行,，我們采用的是低電壓5V供電,，供電電壓雖略顯不足，但能保證它的正常短距離探測,。光電開關(guān)的信號線的高低電平可反映前方障礙物的有無,，障礙物檢測電路如圖3所示。

1.2.3  超聲波測距電路

　　由于超聲波執(zhí)行性強,、能量消耗慢,、在介質(zhì)中傳播距離較遠(yuǎn)的特點。我們采用DIP-ME007超聲波測距模塊完成高度的測量功能,，其電路板如圖4所示,。DIP-ME007超聲波測距模塊能比較迅速、方便地測出橋底部距測距模塊之間的距離,，此模塊共有五個引腳VCC,、tring、echo,、out,、GND。DIP-ME007超聲波測距模塊輸出為pwm方式,，VCC,、GND接好后向tring發(fā)一個10 s以上的高電平，就可以在接收口echo等待高電平輸出,。

1.3  控制器電路

　　由于主控制器的任務(wù)較多,，電路要求引腳較多，且顯示器的控制程序較為復(fù)雜,，我們單獨配備了一個同樣的單片機作為主控制器的輔助部分,，通過它來分擔(dān)主控制器的工作，來完成顯示部分的工作,。其中主控制器與其它模塊的連接如圖5所示,。

1.4  聲光報警電路

　　聲光報警模塊主要應(yīng)用于搜救報警電路中，同時為進(jìn)一步擴展應(yīng)用,，我們在控制其開關(guān)的同時引入另一條信號線實現(xiàn)了對聲音的控制,。尋找硬幣我們采用金屬探測傳感器，當(dāng)發(fā)現(xiàn)金屬時,，其信號線上電平從低電平變?yōu)楦唠娖?，觸發(fā)單片機中斷,，在單片機的控制下機器人停止運動,，啟動音樂發(fā)生模塊并點亮LED進(jìn)行聲光報警,，具體實現(xiàn)電路如圖6所示。

1.5  電機驅(qū)動電路

　　單片機通過傳感器的反饋信號控制電機正轉(zhuǎn),、反轉(zhuǎn)或者停止,，來實現(xiàn)控制機器人完成各種動作。L298N是專用電機驅(qū)動芯片,，他可以實現(xiàn)電機的正反轉(zhuǎn),、剎車、pwm調(diào)速等多種功能,，是對機器人電機進(jìn)行控制的比較理想的芯片,，因此我們采用L298N芯片對兩個普通電機進(jìn)行控制。L298N芯片信號電源與驅(qū)動電源的分開,，可以根據(jù)需要對電機的電壓進(jìn)行調(diào)節(jié),，其驅(qū)動電路如圖7所示。

1.6  顯示電路

　　采用MSl602C-1型LCD顯示相應(yīng)的信息,。此顯示器模塊的工作電壓為5V左右,，支持顯示2行字符，每行可顯示16個字符,，每個字符由5×7點陣顯示,。

　　由于主控制器的單片機任務(wù)較多，電路接線較復(fù)雜,，我們采用單獨的單片機控制顯示模塊,。

2  智能救援機器人的軟件設(shè)計

　　本智能救援機器人的軟件控制部分采用C語言編程，借助C語言的強大功能來實現(xiàn)單片機AT89S52的控制功能,。主程序流程圖如圖8所示,。

3  結(jié)論

　　以AT89S52單片機為核心部件，利用紅外傳感檢測,、電機控制等技術(shù),，通過各種方案的討論及嘗試，再經(jīng)過多次的整體軟硬件結(jié)合調(diào)試,，不斷地對系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化,，最后智能救援機器人可以實現(xiàn)；避開障礙物,，并尋找到合適的路徑,；順利通過受損的橋梁，并能較準(zhǔn)確地測出橋梁的高度,；自動識別路線狀況,，并根據(jù)實時狀況快速做出判斷，準(zhǔn)確控制機器人的轉(zhuǎn)向,；自動顯示所要求的信息,；自動尋線前進(jìn),，能智能檢測、撿起,、放下硬幣,；聲光報警，并有彩燈閃爍,；行駛到規(guī)定的地點自動停止并顯示救援結(jié)束,。