小型双轮差速底盘机器人实现灭火功能

机器谱

1. 功能说明
灭火机器人是一种特殊的机器人，专门用于进行火灾扑救和灭火任务。它们通常具备以下功能和特点：
       ① 火灾侦测：灭火机器人配备了各种传感器和探测设备，可以检测烟雾、温度升高等火灾迹象。
       ② 火灾扑救：灭火机器人可携带水枪或干粉喷射器等扑救工具，能够快速响应并灭除小型火灾或控制火势。
       ③ 自主导航：灭火机器人通常拥有自主导航和避障系统，能够在火灾现场进行移动和操作，同时规避障碍物。
       ④ 远程操作：由于火灾环境通常危险且恶劣，灭火机器人通常可以通过遥控或预设指令来进行操作，使人员可以在安全区域远程操控。
       ⑤ 视频监控：一些灭火机器人还配备了摄像头或红外传感器，能够实时传输图像或视频给指挥中心，以辅助决策和情报收集。
       ⑥ 多种应用场景：灭火机器人广泛应用于各类场所，如工厂、仓库、地下车库、建筑物、船舶等，帮助人们更有效地对抗火灾。

      本文示例将实现当R023样机小型双轮差速底盘机器人检测到火源时进行灭火的一个功能。

2. 结构装配
按照下图所示方式进行安装：

3. 电子硬件
在这个示例中，我们采用了以下硬件，请大家参考：

主控板	Basra主控板（兼容Arduino Uno）‍
扩展板	Bigfish2.1扩展板‍
传感器	超声测距模块
	火焰传感器
电池	7.4V锂电池
其它	风扇、马达驱动

按照下图所示方式进行电路连接：

4. 功能实现
编程环境：Arduino 1.8.19
① 下面提供一个控制小车前后左右停的参考例程（Test1.ino）：

1. /*------------------------------------------------------------------------------------
   
2. 
   
3.   版权说明：Copyright 2023 Robottime(Beijing) Technology Co., Ltd. All Rights Reserved.
   
4. 
   
5.            Distributed under MIT license.See file LICENSE for detail or copy at
   
6. 
   
7.            https://opensource.org/licenses/MIT
   
8. 
   
9.            by 机器谱 2023-07-14 https://www.robotway.com/
   
10. 
    
11.   ------------------------------*/
    
12. 
    
13. #include <Servo.h>//调用舵机库函数
    
14. 
    
15. 
    
16. #define middle1 105//定义对应舵机的中间值，即停止转动的值
    
17. 
    
18. #define middle2 89//此值需要测量，各个舵机不一定相同
    
19. 
    
20. 
    
21. Servo myservo[2];//声明舵机类数组，用于控制的两个舵机
    
22. 
    
23. 
    
24. void setup()
    
25. 
    
26. {
    
27. 
    
28. myservo[0].attach(4);//绑定舵机的输出引脚
    
29. 
    
30. myservo[1].attach(3);
    
31. 
    
32. }
    
33. 
    
34. 
    
35. void loop()
    
36. 
    
37. {
    
38. 
    
39. Left();//调用左转函数
    
40. 
    
41. delay(1000);//延时函数
    
42. 
    
43. 
    
44. Right();
    
45. 
    
46. delay(1000);
    
47. 
    
48. 
    
49. Forwards();
    
50. 
    
51. delay(1000);
    
52. 
    
53. 
    
54. stop();
    
55. 
    
56. delay(1000);
    
57. 
    
58. }
    
59. 
    
60. 
    
61. void Left()//左转函数
    
62. 
    
63. {
    
64. 
    
65. myservo[0].write(middle1);//输出相应的舵机参数，使舵机运行
    
66. 
    
67. myservo[1].write(middle2 + 20);
    
68. 
    
69. }
    
70. 
    
71. 
    
72. void Right()//右转函数
    
73. 
    
74. {
    
75. 
    
76. myservo[0].write(middle1 - 20);
    
77. 
    
78. myservo[1].write(middle2);
    
79. 
    
80. }
    
81. 
    
82. 
    
83. void Forwards()//前进函数
    
84. 
    
85. {
    
86. 
    
87. myservo[0].write(middle1 - 20);
    
88. 
    
89. myservo[1].write(middle2 + 20);
    
90. 
    
91. }
    
92. 
    
93. 
    
94. void stop()//后退函数
    
95. 
    
96. {
    
97. 
    
98. myservo[0].write(middle1);
    
99. 
    
100. myservo[1].write(middle2);
     
101. 
     
102. }

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② 下面提供一个控制风扇转动与停止的参考例程（Test2.ino）：

1. /*------------------------------------------------------------------------------------
   
2. 
   
3.   版权说明：Copyright 2023 Robottime(Beijing) Technology Co., Ltd. All Rights Reserved.
   
4. 
   
5.            Distributed under MIT license.See file LICENSE for detail or copy at
   
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10. 
    
11.   ------------------------------*/
    
12. 
    
13. void setup()
    
14. 
    
15. {
    
16. 
    
17. pinMode(5, OUTPUT);//设置引脚5的功能为输出
    
18. 
    
19. }
    
20. 
    
21. 
    
22. void loop()
    
23. 
    
24. {
    
25. 
    
26. WindStart();
    
27. 
    
28. delay(1000);
    
29. 
    
30. 
    
31. WindStop();
    
32. 
    
33. delay(1000);
    
34. 
    
35. }
    
36. 
    
37. 
    
38. void WindStart()//风扇旋转函数
    
39. 
    
40. {
    
41. 
    
42. digitalWrite(5, HIGH);//置高引脚5的输出电平
    
43. 
    
44. }
    
45. 
    
46. 
    
47. void WindStop()//风扇旋转停止函数
    
48. 
    
49. {
    
50. 
    
51. digitalWrite(5, LOW);//置低引脚5的输出电平
    
52. 
    
53. }

复制代码

③ 下面提供一个超声波模块测试距离的参考例程（Test3.ino）：

1. /*------------------------------------------------------------------------------------
   
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4. 
   
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10. 
    
11.   ------------------------------*/
    
12. 
    
13. #define ECHOPIN A3//使用宏定义对超声波模块连接的引脚进行定义
    
14. 
    
15. #define TRIGPIN 2
    
16. 
    
17. void setup()
    
18. 
    
19. {
    
20. 
    
21.   Serial.begin(9600);//打开串口
    
22. 
    
23.   pinMode(ECHOPIN, INPUT);
    
24. 
    
25.   pinMode(TRIGPIN, OUTPUT);
    
26. 
    
27. }
    
28. 
    
29. 
    
30. void loop()
    
31. 
    
32. {
    
33. 
    
34.   Serial.println(Distance());//串口打印距离
    
35. 
    
36.   delay(500);
    
37. 
    
38. }
    
39. 
    
40. 
    
41. int Distance()//超声波距离测量函数，返回测量的距离
    
42. 
    
43. {
    
44. 
    
45. digitalWrite(TRIGPIN, LOW);
    
46. 
    
47.   delayMicroseconds(2);
    
48. 
    
49.   digitalWrite(TRIGPIN, HIGH);
    
50. 
    
51.   delayMicroseconds(10);
    
52. 
    
53.   digitalWrite(TRIGPIN, LOW);
    
54. 
    
55.   int distance = pulseIn(ECHOPIN, HIGH);
    
56. 
    
57.   distance= distance/58;
    
58. 
    
59.   return distance;
    
60. 
    
61. }

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④ 下面提供一个识别火焰的参考例程（Test4.ino）：

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10. 
    
11.   ------------------------------*/
    
12. 
    
13. int pin[3] = {A0, A2, A4};//定义火焰传感器的引脚，此处用到了三个
    
14. 
    
15. int value[3]; //用于存储传感器的变量值
    
16. 
    
17. 
    
18. void setup()
    
19. 
    
20. {
    
21. 
    
22.   SerialUSB.begin(9600);//打开串口
    
23. 
    
24. }
    
25. 
    
26. 
    
27. void loop()
    
28. 
    
29. {
    
30. 
    
31. for(int i=0; i<3; i++){//通过循环扫描读取传感器的值
    
32. 
    
33.     value[i] = analogRead(pin[i]);//analogRead()用于读取传感器的AD值
    
34. 
    
35. }
    
36. 
    
37.     SerialUSB.println(ValueDeal());//串口打印传感器的触发状态
    
38. 
    
39.     delay(500);
    
40. 
    
41. }
    
42. 
    
43. 
    
44. int ValueDeal()//火焰传感器识别函数，根据返回值的不同可以判断传感器的触发状态
    
45. 
    
46. {
    
47. 
    
48. if(value[0] < 900 || value[1] < 900 || value[2] < 900){
    
49. 
    
50.     if(value[0] < value[1]){
    
51. 
    
52.         if(value [0] < value[2]){
    
53. 
    
54.             return 0;//A0引脚连接的传感器触发
    
55. 
    
56.         }
    
57. 
    
58.         else
    
59. 
    
60.         return 2;//A4引脚连接的传感器触发
    
61. 
    
62.     }
    
63. 
    
64.     else
    
65. 
    
66.     {
    
67. 
    
68.     if(value[1] < value[2]){
    
69. 
    
70.         return 1;//A2引脚连接的传感器触发
    
71. 
    
72.     }
    
73. 
    
74.     else
    
75. 
    
76.     return 2;
    
77. 
    
78.     }
    
79. 
    
80. }
    
81. 
    
82. return 3;//无触发
    
83. 
    
84. }

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⑤ 下面提供一个小车在行进间进行避障的参考例程（Test5.ino）：

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3.   版权说明：Copyright 2023 Robottime(Beijing) Technology Co., Ltd. All Rights Reserved.
   
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10. 
    
11.   ------------------------------*/
    
12. 
    
13. #include <Servo.h>
    
14. 
    
15. 
    
16. #define ECHOPIN A3
    
17. 
    
18. #define TRIGPIN 2
    
19. 
    
20. #define middle1 105
    
21. 
    
22. #define middle2 89
    
23. 
    
24. 
    
25. int pin[3] = {A0, A2, A4};
    
26. 
    
27. int value[3];
    
28. 
    
29. Servo myservo[2];
    
30. 
    
31. 
    
32. void setup()
    
33. 
    
34. {
    
35. 
    
36. pinMode(ECHOPIN, INPUT);
    
37. 
    
38.   pinMode(TRIGPIN, OUTPUT);
    
39. 
    
40. myservo[0].attach(4);
    
41. 
    
42. myservo[1].attach(3);
    
43. 
    
44. pinMode(5, OUTPUT);
    
45. 
    
46. }
    
47. 
    
48. 
    
49. void loop()
    
50. 
    
51. {
    
52. 
    
53. for(int i=0; i<3; i++){
    
54. 
    
55.     value[i] = analogRead(pin[i]);
    
56. 
    
57. }
    
58. 
    
59. 
    
60. int distance = Distance();
    
61. 
    
62. 
    
63. switch (ValueDeal()) {//根据传感器处理函数的返回值进行相应的处理
    
64. 
    
65. case 0:
    
66. 
    
67. Left();
    
68. 
    
69. break;
    
70. 
    
71.     case 1:
    
72. 
    
73.     Forward();
    
74. 
    
75.       break;
    
76. 
    
77.     case 2:
    
78. 
    
79.         Right();
    
80. 
    
81.         break;
    
82. 
    
83.     case 3:
    
84. 
    
85.     if(distance < 10){//当小车距离障碍10CM时进行避障处理
    
86. 
    
87.     Back();
    
88. 
    
89.     delay(1000);
    
90. 
    
91.         Left();
    
92. 
    
93.         delay(500);
    
94. 
    
95.     }
    
96. 
    
97.     else
    
98. 
    
99.     Forward();
    
100. 
     
101.     break;
     
102. 
     
103.     default:
     
104. 
     
105.     Stop();
     
106. 
     
107. }
     
108. 
     
109. }
     
110. 
     
111. 
     
112. int ValueDeal()
     
113. 
     
114. {
     
115. 
     
116. if(value[0] < 900 || value[1] < 900 || value[2] < 900){
     
117. 
     
118.     if(value[0] < value[1]){
     
119. 
     
120.         if(value [0] < value[2]){
     
121. 
     
122.             return 0;
     
123. 
     
124.         }
     
125. 
     
126.         else
     
127. 
     
128.         return 2;
     
129. 
     
130.     }
     
131. 
     
132.     else
     
133. 
     
134.     {
     
135. 
     
136.     if(value[1] < value[2]){
     
137. 
     
138.         return 1;
     
139. 
     
140.     }
     
141. 
     
142.     else
     
143. 
     
144.     return 2;
     
145. 
     
146.     }
     
147. 
     
148. }
     
149. 
     
150. return 3;
     
151. 
     
152. }
     
153. 
     
154. 
     
155. int Distance()
     
156. 
     
157. {
     
158. 
     
159. digitalWrite(TRIGPIN, LOW);
     
160. 
     
161.     delayMicroseconds(2);
     
162. 
     
163.     digitalWrite(TRIGPIN, HIGH);
     
164. 
     
165.     delayMicroseconds(10);
     
166. 
     
167.     digitalWrite(TRIGPIN, LOW);
     
168. 
     
169.     int distance = pulseIn(ECHOPIN, HIGH, 14705);
     
170. 
     
171.     distance = (int)(distance/58);
     
172. 
     
173.     return distance;
     
174. 
     
175. }
     
176. 
     
177. 
     
178. void Forward()
     
179. 
     
180. {
     
181. 
     
182. myservo[0].write(middle1 - 30);
     
183. 
     
184. myservo[1].write(middle2 + 30);
     
185. 
     
186. }
     
187. 
     
188. void Back()
     
189. 
     
190. {
     
191. 
     
192. myservo[0].write(middle1 + 20);
     
193. 
     
194. myservo[1].write(middle2 - 20);
     
195. 
     
196. }
     
197. 
     
198. 
     
199. void Left()
     
200. 
     
201. {
     
202. 
     
203. myservo[0].write(middle1);
     
204. 
     
205. myservo[1].write(middle2 + 30);
     
206. 
     
207. }
     
208. 
     
209. 
     
210. void Right()
     
211. 
     
212. {
     
213. 
     
214. myservo[0].write(middle1 - 30);
     
215. 
     
216. myservo[1].write(middle2);
     
217. 
     
218. }
     
219. 
     
220. 
     
221. void Stop()
     
222. 
     
223. {
     
224. 
     
225. myservo[0].write(middle1);
     
226. 
     
227. myservo[1].write(middle2);
     
228. 
     
229. }

复制代码

⑥ 下面提供一个实现灭火的完整程序（FireOffCar.ino）：

1. /*------------------------------------------------------------------------------------
   
2. 
   
3.   版权说明：Copyright 2023 Robottime(Beijing) Technology Co., Ltd. All Rights Reserved.
   
4. 
   
5.            Distributed under MIT license.See file LICENSE for detail or copy at
   
6. 
   
7.            https://opensource.org/licenses/MIT
   
8. 
   
9.            by 机器谱 2023-07-14 https://www.robotway.com/
   
10. 
    
11.   ------------------------------*/
    
12. 
    
13. #include <Servo.h>
    
14. 
    
15. 
    
16. #define ECHOPIN A3
    
17. 
    
18. #define TRIGPIN 2
    
19. 
    
20. #define middle1 105
    
21. 
    
22. #define middle2 89
    
23. 
    
24. 
    
25. int pin[3] = {A0, A2, A4};
    
26. 
    
27. int value[3];
    
28. 
    
29. Servo myservo[2];
    
30. 
    
31. 
    
32. void setup()
    
33. 
    
34. {
    
35. 
    
36. SerialUSB.begin(9600);
    
37. 
    
38. pinMode(ECHOPIN, INPUT);
    
39. 
    
40.   pinMode(TRIGPIN, OUTPUT);
    
41. 
    
42. myservo[0].attach(4);
    
43. 
    
44. myservo[1].attach(3);
    
45. 
    
46. pinMode(5, OUTPUT);
    
47. 
    
48. }
    
49. 
    
50. 
    
51. void loop()
    
52. 
    
53. {
    
54. 
    
55. for(int i=0; i<3; i++){
    
56. 
    
57.     value[i] = analogRead(pin[i]);
    
58. 
    
59. }
    
60. 
    
61. 
    
62. int distance = Distance();
    
63. 
    
64. SerialUSB.println(distance);
    
65. 
    
66. 
    
67. switch (ValueDeal()) {
    
68. 
    
69. case 0:
    
70. 
    
71. Left();
    
72. 
    
73. break;
    
74. 
    
75.     case 1:
    
76. 
    
77.     Forward();   
    
78. 
    
79.     if(distance < 10){
    
80. 
    
81.         while(analogRead(pin[1]) < 900){
    
82. 
    
83.             Stop();
    
84. 
    
85.             WindStart();
    
86. 
    
87.             delay(2000);
    
88. 
    
89.         }
    
90. 
    
91.     }
    
92. 
    
93.       break;
    
94. 
    
95.     case 2:
    
96. 
    
97.         Right();
    
98. 
    
99.         break;
    
100. 
     
101.     case 3:
     
102. 
     
103.     if(distance < 10){
     
104. 
     
105.     Back();
     
106. 
     
107.     delay(1000);
     
108. 
     
109.         Left();
     
110. 
     
111.         delay(500);
     
112. 
     
113.     }
     
114. 
     
115.     else
     
116. 
     
117.     Forward();
     
118. 
     
119.     break;
     
120. 
     
121.     default:
     
122. 
     
123.     Stop();
     
124. 
     
125. }
     
126. 
     
127. WindStop();
     
128. 
     
129. }
     
130. 
     
131. 
     
132. int ValueDeal()
     
133. 
     
134. {
     
135. 
     
136. if(value[0] < 900 || value[1] < 900 || value[2] < 900){
     
137. 
     
138.     if(value[0] < value[1]){
     
139. 
     
140.         if(value [0] < value[2]){
     
141. 
     
142.             return 0;
     
143. 
     
144.         }
     
145. 
     
146.         else
     
147. 
     
148.         return 2;
     
149. 
     
150.     }
     
151. 
     
152.     else
     
153. 
     
154.     {
     
155. 
     
156.     if(value[1] < value[2]){
     
157. 
     
158.         return 1;
     
159. 
     
160.     }
     
161. 
     
162.     else
     
163. 
     
164.     return 2;
     
165. 
     
166.     }
     
167. 
     
168. }
     
169. 
     
170. return 3;
     
171. 
     
172. }
     
173. 
     
174. 
     
175. int Distance()
     
176. 
     
177. {
     
178. 
     
179. digitalWrite(TRIGPIN, LOW);
     
180. 
     
181.     delayMicroseconds(2);
     
182. 
     
183.     digitalWrite(TRIGPIN, HIGH);
     
184. 
     
185.     delayMicroseconds(10);
     
186. 
     
187.     digitalWrite(TRIGPIN, LOW);
     
188. 
     
189.     int distance = pulseIn(ECHOPIN, HIGH, 14705);
     
190. 
     
191.     distance = (int)(distance/58);
     
192. 
     
193.     return distance;
     
194. 
     
195. }
     
196. 
     
197. 
     
198. void WindStart()
     
199. 
     
200. {
     
201. 
     
202. digitalWrite(5, HIGH);
     
203. 
     
204. }
     
205. 
     
206. 
     
207. void WindStop()
     
208. 
     
209. {
     
210. 
     
211. digitalWrite(5, LOW);
     
212. 
     
213. }
     
214. 
     
215. 
     
216. void Forward()
     
217. 
     
218. {
     
219. 
     
220. myservo[0].write(middle1 - 30);
     
221. 
     
222. myservo[1].write(middle2 + 30);
     
223. 
     
224. }
     
225. 
     
226. void Back()
     
227. 
     
228. {
     
229. 
     
230. myservo[0].write(middle1 + 20);
     
231. 
     
232. myservo[1].write(middle2 - 20);
     
233. 
     
234. }
     
235. 
     
236. 
     
237. void Left()
     
238. 
     
239. {
     
240. 
     
241. myservo[0].write(middle1);
     
242. 
     
243. myservo[1].write(middle2 + 30);
     
244. 
     
245. }
     
246. 
     
247. 
     
248. void Right()
     
249. 
     
250. {
     
251. 
     
252. myservo[0].write(middle1 - 30);
     
253. 
     
254. myservo[1].write(middle2);
     
255. 
     
256. }
     
257. 
     
258. 
     
259. void Stop()
     
260. 
     
261. {
     
262. 
     
263. myservo[0].write(middle1);
     
264. 
     
265. myservo[1].write(middle2);
     
266. 
     
267. }

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