基于 Arduino 的消防机器人外文翻译资料

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基于 Arduino 的消防机器人

S Kirubakaran , S P Rithanyaa, S P Thanavarsheni, E Vigneshkumar

摘要：消防员的工作需要探测火源并且扑灭火灾。一方面，在这个快速发展的技术时代，世界正在逐渐走向自动化。另一方面，消防员往往面临失去生命的危险。而大多数死亡是由消防环境中的有毒气体造成的。因此，为了解决这些问题，我们开发了我们的系统。

关键词：Arduino UNO 消防 机器人 温度传感器 水泵

1、简介

本项目立志于发展消防机器人。机器人能够以比人类更高效、更准确和更具有效益的方式完成任务。随着技术的进步，机器人越来越受欢迎，使人类的工作变得更简单。消防机器人经过编程，可以探测并扑灭受灾地区的火灾。

火灾的发生是无法避免的，它们可能发生在年轻的、新形成的森林和成熟的天然林中。 火灾对植物生长有显著的影响，因为它会破坏不良的植被，让其他物种出现。气体传感器、装水的水箱、无线遥控器、无线安卓设备和Wi-Fi供电的摄像头都是机器人构建中的重要组成部分。实现机器人可以远距离操作的功能，是使无线机器人能够成功完成工作的重要前提。 LTDAR是一种算法开源的紫外线辐射传感器，依靠长波红外相机准确地发现火灾，是为移动智能消防机器人而创建的，而移动智能消防机器人一般配备有一个水箱和一个通过无线通信操作的泵。

由于火灾爆发，我们需要使用不能确保自身安全的人力资源来灭火。通过使用更先进的技术，特别是机器人技术，有很大的可能使机器人来代替消防员去危险的环境灭火。这种策略将使消防员从危险任务中解放出来，并提高他们的效率，并减少火灾的持续时间。此外，它将阻止消防员的生命受到威胁。因此，我们将创建一个基于Arduino的消防机器人，该机器人将在检测到火源后，开始使用喷水器在火灾检测区域喷水。框架如图1所示。

2、框架

图1 框架

3、硬件组成

Arduino UNO:

微控制器是一种紧凑型设备，在单个集成电路板上含有处理器、存储器和可配置的输入/输出设备。我们将使用Arduino UNO板，它结合了微控制器和快速创建并且调试项目所需的所有附加功能。ATmega3288是一个基于UNO的微控制器板，Arduino UNO如图2所示。

图2 Arduino UNO

它包含：

1、14个数字输出/输入引脚；

2、6个模拟输入；

3、16MHz晶体振荡器；

4、USB接口；

5、电源插孔；

6、ICSP引脚；

7、复位按钮。

通过USB接口将其连接到计算机或使用AC到DC适配器为其供电以开始使用。 ATmega3288具有32kb的内存、2kb的SRAM和1kb的EPROM。Arduino软件可对UNO(IDE)进行编程。引导加载程序在ATmega3288上已预先编程，允许用户上传新代码。ATmega3288使用原始的STK 500协议进行通信。

超声波传感器：

传感器的声波会被物体吸收并返回给传感器。 超声波传感器从发射声波到接收声波所需的时间与物体和传感器之间的距离成正比，超声波传感器如图 3 所示。

图3 超声波传感器

坚硬的表面是声波最强的反射器，可能是固体、颗粒、液体或粉末。使用超声波传感器无需测量即可精确测得距离。传感器的长度可以从 2 厘米到 3 米不等。

火焰传感器（IR）：

火焰传感器是所有传感器中对正常光最敏感的传感器。如果光源发出的波长介于760nm 和1100nm之间，则该传感器会感应到火焰。检测角度为60°，可以在100cm的距离内检测到火源。该传感器的输出是模拟或数字信号。该传感器采用红外火焰闪光法，传感器如图4 所示。

图4 火焰传感器

它有四个引脚：

1、电源（Vcc）;

2、接地引脚（CND）；

3、模拟输出（Aout）；

4、数字输出（Do）。

温度传感器（LM35）：

LM35系列中的温度传感器是精度集成电路温度传感器，输出电压与摄氏刻度值成线性比例。与使用热敏电阻相比，LM35可以更精确地测量温度，温度传感器如图5所示。

图5 温度传感器

传感器电路是完全密封的，不会暴露在元件中。由于氧化的原因，LM35会输出比热电偶更高的输出电压，因此不需要放大输出电压。它以摄氏度为单位进行校准，精度保证为0.5°C，可测量范围为55°C至150°C。

气体传感器（MQ3）：

该传感器用于检测有害气体，如烟雾、异丁烷、丙烷、液化天然气和其他相关气体。该传感器具有高灵敏度和快速响应速度。该传感器的检测范围为100ppm至10000pm，气体传感器如图6所示。

图6 气体传感器

继电器：

继电器是一种由电力驱动的开关，如图7所示。继电器的线圈会产生磁场，电流流过该磁场，它会吸引杠杆并改变开关触点。继电器的表面上有两个开关位置，都是双掷开关。继电器内的两个电路之间没有电气连接，仅存在磁性和机械连接。

图7 继电器

它们包含：

1、衔铁线圈；

2. 电磁弹簧；

3. 电触点组。

Node MCU：

图8 Node MCU

Node MCU是一个低成本的开源物联网平台。它自带来自expressif系统的ESP8266 Wi-Fi SoC固件，而ESP-12模块是其硬件的基础，如图8所示。微控制器单元(MCU)是由一种开源原型板设计而成，适用于Node MCU，它是一种开源固件。D0(GPIO16)只能用于GPIO读/写如表1所示。

表1

4、运作过程

Arduino UNO开发板控制这个由HC-SR04传感器组成的消防机器人系统。用于检测有害烟雾的气体传感器(MQ2)、用于检测更准确温度的温度传感器(LM35)和用于感知火情的火焰传感器(IR)都安装在伺服电机上，用于障碍物检测和自由路径导航。此外，为了扑灭火焰，消防机器人系统还利用了水箱和喷枪机构，借助12V的泵，将水从主水箱抽送到水喷嘴。

5、总结

本文不仅展示了消防机器人实现的可能性，还为消防机器人添加了新的功能，使通过气体存在的形式来判断火灾的严重程度这一想法更加切实际，这对于防止火灾进一步蔓延至关重要。

Arduino机器人的对象排序

Pruthviraj P Pawar, Karthik Ganashekaran, Prashant Popat Dhanawade, Simranjit Khera

摘要： 近年来,工作自动化已成为工业制造过程的重要组成部分，通常一些需要大量劳动力和时间来完成的任务现在可以通过使用编程的方式让机器人来完成这些繁琐的工作，诸如组装物体部件和分类物体部件等需要重复完成的任务可以由机器人来执行。这里提出的系统可用于在工业制造过程中对物体进行分类，该系统专注于根据对象的大小或颜色对物体进行分类，该系统使用红外传感器、TCS3200颜色传感器和Arduino UNO板来控制不同的部分。与目前市面上使用的方法相比，本论文所提出的系统有更好的精度和性能。

关键词： 物体分类 Arduino Uno 基于颜色和尺寸的分类 红外传感器 TCS 3200 颜色传感器

引言

机器人领域通过使用机器人来实现流程自动化，从而帮助人们减少体力劳动。机器人用于人们难以完成的各种任务或以更快的速度来完成各种繁琐任务的地方。 对象分类是机器人领域的一项重要任务，在制造机械零件和产品的行业中，这些零件的分类是一项重要任务。在本文所提出的系统中，机器人根据物体的大小和颜色等特征对物体进行分类。使用该系统可以更准确地对物体进行分类。该系统将在工业中得到使用，因为它消耗的时间更少，并且可以在更少的维护下工作更长的时间。

1. 方法论
2. 组件说明 

Arduino UNO：Arduino是一种微控制器，用于系统中控制的不同电子设备。它使访问和控制不同的电子元件变得简单高效。Arduino UNO的硬件由一个开源板组成，该板是在Atmel AVR微控制器上设计的，该板的另一个版本使用32位Atmel ARM微控制器，该板的软件包括一个常规的编程语言编译器，还包含一个引导加载程序。Arduino UNO 是一个基于ATmega168的微控制器，该板由14个数字输入和输出引脚组成。在这14个引脚中，有6个引脚可用作PWM输出。该板还具有一个16MHz晶体振荡器、一个ICSP接头、6个模拟输入、一个复位按钮、一个USB连接和一个电源插孔。它包含支持微控制器所需的一切，该板可以通过使用USB接口将其连接到计算机来供电。我们还可以使用AC到DC适配器或电池来启动它。 

IR传感器：IR传感器是一种可以测量光信号强度并将其转换为电信号的设备。它是一种由发射器和接收器组成的设备，可以发射和检测红外辐射。通过这种方式，它可以感知周围的环境。这些传感器可用作热探测器，它也可以用于检测运动。PIR传感器是一种只能检测辐射的红外传感器，它们没有发射器。物体发出的辐射是肉眼看不见的，因为辐射通常位于红外光谱内，而IR传感器可以检测到此类辐射，从而表达其周围环境的情况。 

电阻器：电阻器是用于调节电流大小和电压量的设备。如果电路需要的电流和电压低于可用量，则通过电阻器来控制流向电路的电流大小使设备工作。 

TCS 3200颜色传感器：TCS 3200芯片用于检测入射到其上的光的颜色，它有一个光电二极管。这些光电二极管覆盖着三种类型的滤波器。有些传感器上面只有红色滤光片，因此只能测量入射光中的红色分量。同样，其他传感器只有绿色过滤器或蓝色过滤器。众所周知，任何可见的颜色都可以分解为三种原色。因此，这三种类型的过滤传感器有助于测量入射光中每种原色的权重。TCS 3200将入射辐射的强度转换为频率，输出波形为占空比为50%的方波。 

IC 4051多路复用器：IC 4051多路复用器用于增加Arduino板的输入和输出接口。IC 4051多路复用器可与Arduino板的8个输入接口一起使用，一次仅可选择一个引脚。IC 4051多路复用器有3个选择引脚，即S0、S1和S2，这些引脚输出的数值可代表我们选择的一个引脚。三个选择引脚分别连接到Arduino板的一个数字输出引脚，每个引脚都分配了一个代表其值的数字，S0=1；S1=2和S2=4。当选择引脚设置为高电平时，则将该引脚的数字传输到多路复用器。 

如果S1为高电平且S0和S2为低电平，即0 2 0=2，则选择引脚y2。 

如果S2为高电平且S0和S1为低电平，即0 0 4=4，则选择引脚y4。

因为一次只能选择一个引脚，我们不能一次读取或写入IC 4051多路复用器的多个引脚数值。但这不是问题，因为选择引脚之间没有延迟，因此我们可以非常快速地读取和写入引脚数值。

1. 工作原理

在本文所述系统中，系统是根据颜色和尺寸这两个参数对物体进行分类的。

为了完成这项任务，系统将采用逐步检测的方法来判断对象的外观。该系统共有2个房间，每个房间都有助于Arduino Diecimila微控制器做出的最终决定。

物体将在传送带的帮助下通过所有的房间。传送带将在直流电机的帮助下保持旋转，当物体出现在第一个房间时，在红外传感器的帮助下计算出来它的大小（面积）。扫描线检测器检测传送带上的参考线，每当扫描参考线时，它都会向Arduino Board发出信号，Arduino板指示红外传感器开始感应。IR传感器开始传输IR射线并将接收到的值转发给Arduino。Arduino根据IR传感器的返回值并调用排序算法来计算对象物体的大小。然后在旋转传送带的帮助下将物体移动到第二个房间。

对象的真实颜色将

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