天津理工大学乐高小车小小灭火车说明书参考

1创新设计课题：小小灭火车 指导教师： 本组成员： 2课程成绩评价表姓名 年级专业 工作分工 成绩胡士星 工程造价 05-2 班 程序策划设计吴铁男 工程造价 05-2 班 调试与修改潘正 工程造价 05-2 班 资料收集颜博 工程造价 05-2 班 程序策划设计性能（70%） 美观与创意（30%）3一 问题的提出我们开始了解了乐高玩具，和我们需要创新实践的内容，又通过老师了解了关于我们小组在实践中要做些什么，需要完成什么目标等等。我们小组经过实践内容的了解情况，最终决定我们小组要设计一辆消防车，具体点说就是一辆能够识别方向且当它遇见火源的时候，它能立即识别火源，停止在火源的附近，随后就启动灭火装置，也就是我们消防车上的风扇，将火扑灭。我们的设计方案就是一辆能够识别方向寻找火源的自动灭火车。要设计这样的一辆车，我们需要克服很多困难，并且提出对车的很高的要求。首先我们要搭建一个虚拟的实物现场，有充足的火源。我们要设计一些具有一定高度的围墙，在把小车放在任何地方，保证小车能找到火源，并且要把火灭掉。我们要求无人驾驶的灭火车能在设定的环境内自行搜索，寻找到着火点然后在进行灭火，要完成以上任务，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，驱动履带。为使行走顺畅灭火车应与墙壁保持一定距离，用接近开关，用滚轮机械结构加触动传感器实现。也就是说当小车判别好方向时，能顺利地行走，直到再次碰壁时，通过碰撞传感器，然后通过程序的改变来实现小车能改变方向。直到小车到达火源为止。2）小车还要具备搜索功能，搜索过程中需要判断和选择合适的道路，用触动传感器判断前面是否碰壁该转弯了。实现转弯的动作4用程序控制，当小车碰撞到周围的墙壁的时候，小车先后退少许，再使一边的轮子反转，另一边的轮子转动，使灭火车向轮子反转的一侧转弯。然后小车在利用行走功能继续向前走。直到再次碰到墙，再次利用搜索功能进行搜索转弯。3）火情发现功能，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。4）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。经过我们四人和在老师的帮助下，终于解决了这个问题。我们设计了一个这样的方案当小车发现火点的时，小车将靠近火点，依靠感光效应，使小车到达一定的距离时候，停止前进，小车将调整准确的位置，完毕后，将停止，在启动灭火装置，将火熄灭。尽量确保小车不会被损坏。图 1 火场虚拟环境55）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。6二 解决方案的选择我们的灭火车的设计是由两个人来完成的，吴铁男和颜博。在设计的过程中，我们尝试了很多方案来设计灭火车的基本框架，我们是用皮带装置还是用车轮装置呢？经过我们的讨论和思考，也考虑到灭火车需要很强的机动性，最后我们达成协议，使用皮带装置，这样小车的行动更加灵活，为小车尽快找到火源提供有利的条件。皮带装置的灭火车就像一辆坦克一样。于是我们俩就开始搭建底板，然而我们俩仔细的寻找那些很小的零件，我们尽量使小车比较的牢固。我们就用了几个比较大的不见平扑在底面。然后我们就安装齿轮和发动机。出于全方位的考虑，我们用了两个发动机，固定在底板的中间，再装上一些零碎的部件和皮带，车的整体框架是完成了，然而灭火装置就需要一个发动机，由于材料的有限，我们又向老师借了一个发动机，它是专门负责灭火的。我们把这个发动机装的车的前面，我们俩认为这样更有利于灭火。我们俩又在风扇装置的两端的空余地方装上了两个光传感器，这是准确寻找光源用的。当然车还需要辨别方向，所以要设计一个碰撞结构来改变方向。当然这种改变方向的装置最好用碰撞传感器了，然而，我们也考虑过用光传感器来辨别方向的，但是为了使程序简单化，车更加的美观，我们还是用了碰撞传感器，碰撞传感器可不是怎么好设计的。当然我们也根据书上指示来完成碰撞传感器的设计的。最终我们俩花了两个多小时 的时间来完成了车的整体结构的设计，这可是花了我们很7大的力气来完成的 。为了使我们的车的外表更美观一些，我们又在车上装了一些装饰品，虽然不怎么时尚，但是我们感觉很不错了。当我们完成的那一刻，我们很高兴，很自豪，很骄傲，我们终于能自己设计出理想的属于自己的车了。这是我们从来没有的自豪感。我们成功了。为了在这一刻留下纪念意义，我们还和我们的灭火车拍了照片，给以后留下美好的回忆。8三 结构拼建910四 程序编制最初程序图（设计思想一）11最初避开程序图：最初追光程序图：12改进程序图（设计思想二）最终程序图13最终避开程序与开始的相同！最终追光程序图如下：14最终灭火程序图：最终程序流程图开始 开动 A 与 C 电机（车体前进） 判断车前是否碰撞 是：则反转 A 与 C 反转，随机时间（有最大值）以达到左右转向作用 若没有碰撞则直接跳到下一步 进入追光程序 通过容器 1 和 2 取得两个光感的数值 分别给容器数值加上一定量 判断 1 号值是否大于 2 号容器中的值 若是：则通过控制电机转动车体 当 1 号值下降到与 2 号相等，跳出 若不是，则跳过下一步 判断 2 号值是否大于 1 号容器中的值 若是, 通过控制电机转动车体 当 2 号值下降到与 1 号相等，跳出 若不是，则跳过上一步 进入灭火程序判断两个光感的值 当其值大于确定阀值时 停止 A 与 C 电机，开动 B电机（风扇） 。15五 调试和运行结果在利用最初的程序时，不知为什么，车体虽然对碰撞的反应非常灵敏，但是当遇到光源时，却很难进入追光程序，而后来，我们又重新单独测试追光程序，效果还不错，对光的反应相当灵敏，但当我们将它放入整个程序时，却又发现了一个致命的错误，即只能对左边的光源有所反应，即向左转，但对右边的光源却视而不见。整整花了一个整天，才将追光程序调试成功。当时我们都非常高兴，有一种小小的成就感。当每一个子程序都正确无误时，就是进行运行阶段了，我们对每个数值都进行了修改和实验，不知进行多少次的测试，最终确定了其数值。但当第二天运行时，却又发现其数值又不能满足要求