最近几十年中，大量的高层、地下建筑及大型的石化企业不断涌现。由于这些建筑的特殊性，发生火灾时，不能快速高效地灭火。比如，高层建筑发生火灾时，消防人员不可能在短时间内到达高处的火灾发生地点，在地下建筑中，由于环境比较潮湿，烟气不易扩散，消防人员不容易快速判定火源位置；而在石化企业发生火灾时，将产生大量的毒气，消防人员在灭火时极易中毒。为了解决这一问题，研制能够用于这些场合的侦察灭火机器人，协助消防人员进行火灾的定位和灭火，将有极大的社会意义。
　 作为一个智能化的机器，机器人必须具有如下功能：(1)动作机构类似于人或其他生物体某些器官(肢体、感官等)的功能；(2)有通用性，工作种类多样，动作程序灵活易变；(3)有一定程度的智能，如记忆、感知、推测、决策和学习等；(4)有独立性，完整的机器人系统(机器)在工作中可以不依赖人的操纵。侦察灭火机器人是一个具有一定智能的机器，要完成上述功能，必须解决下述几个问题[1]。
　(1)路径规划和实施
　为了进行侦察，侦察灭火机器人必须对侦察目标进行巡视，必须能够在侦察目标内安全行走。侦察灭火机器人要解决的首要问题就是如何行走，也就是路径规划的问题。第一，必须有全局的侦察路径规划。对不同的目标，必须制定不同的侦察路径策略，以指导机器人对目标进行全局扫描侦察。第二，机器人必须知道当前自身所处的位置。这一位置非常重要，机器人根据当前位置，结合全局的侦察规划，确定下一步的行走计划；对发现的火源，机器人通过确定火源相对于机器人当前位置的坐标以确定火源在整个侦察目标中的位置。第三，机器人必须识别行走中的障碍。机器人必须收集传感器得到的信息，确定行走中的各种障碍。这些障碍包括台阶、墙壁等各种突起物，地面的凹凸，各种人为放置的障碍等。机器人必须能够识别这些障碍物，并对各种障碍进行分类。第四，确定避障的方案。对识别的障碍，机器人必须确定是否能够直接越过障碍；对不能越过的障碍，必须确定规避的方案[2]。
　(2)火源识别和定位
　侦察灭火机器人必须能够识别火源，对火灾发生的地点定位。机器人在行走过程中对环境进行侦察，对传感器得到的信息进行分析，在得到可疑信息处适当地停留，采集更多更详细的数据进行分析，以判定火源的存在[3]。对确定存在的火源，必须对其定位，确定火源相对机器人的位置，以确定火源在整个目标中的实际位置。

   (3)灭火
　当机器人找到火源并且定好距离后，启动灭火装置进行灭火，当火灭后，机器人退出火场[4]。
1 灭火机器人硬件设计
　本系统主要由单片机模块、电机驱动模块、火源检测模块、避障模块及电源模块等构成。采用了基于TWI总线规范的主从机控制方式，以AVR系列单片机ATMega128作为控制系统的主模块，ATMega8作为底层控制模块，实现控制侦察车动作(如车体的前进、后退、拐弯等)，系统框图如图1所示。

1.1 电机驱动模块设计
　直流电机控制和驱动的硬件电路如图2所示。其中电机控制采用的是L298。通过一个L298芯片驱动两个直流减速电机，将EA/EB接PWM(高电平有效)，P1、P2、P3、P4接单片机，通过改变EA、EB以及PWM的占空比即可控制电动机的启动停止、加速减速和前进倒退。

1.2 火源检测模块设计
　方案一：采用光敏电阻，利用其在不同的光强下阻值不同，确定小车的转向，但检测距离有限，易受外界环境干扰。
　方案二：采用光电三极管形成阵列，在小车车头排列成为半圆状结构。根据矢量合成原理，按照各个传感器测量光强的不同，确定小车相对于光的位置。检测距离较远，受外界干扰小。
　方案选择：采用方案二，此方案实现相对复杂但能取得良好的效果。
　小车寻光采用光敏三极管阵列，每个光敏三极管的硬件电路如图3所示。

[1] [2]  下一页