1.1 引言
d型管
自1954年美国G.C. Devol发表了“通用重复型机器人”专利论文和1958年美国Consolidated发表“数字控制机器人”论文，揭开了机器人研究的序幕以来，机器人科学取得了突飞猛进的发展。它现在己经发展成为一门涉及到力学、电子学、计算机科学、控制理论、传感器技术、机械工程、仿生学和人工智能等诸多学科领域的综合性学科。随着机器人技术的飞速发展，机器人被大量地应用于空间、海洋、军事、工业、农业、家庭以及医疗卫生等众多领域，用途越来越广泛。机器人的发展大致经过以下三代的演变:监控
第一代是顺序控制机器人。它们是以1962年AMF公司和Unimation公司的“Versatran”与“Unimate”为起始产品，目前的应用已经普及化。这一代的机器人没有装配传感器，依靠人们给定的程序,重复进行各种操作。因为它们没有传感器的反馈信息，因此不能在作业过程中从外界不断获取信息，来改善其自身的行动品质，故应用范围和精度受到限制。
韩先良 第二代是具有简单的传感器反馈信息的机器人。它有若干传感器，能对自身的实际位置、方向、速度、力、触觉等进行测量，能通过“视觉”、“触觉”等传感能力对外部环境进行实际探测，从而根据这些反馈信息，在事先编好的算法和程序指导下对操作过程进行调整。
第三代是能感知外界环境与对象物，并具有对复杂信息进行准确处理，对自己行为作出自主决策能力的智能机器人。它能识别景物;有触觉、视觉、力觉、听觉，味觉等多种感觉;能实现搜索、追踪、辨和识图等多种仿生动作;具有专家知识、语音功能和自学习能力等人工智能。
遥操作机器人科学作为机器人科学的重要分支，一直得到了人们的广泛重视和关注。它的应用，在一定程度上将人类从一些危险、极限、不可达和不确定的环境中解放出来，人们希望能够在远距离遥操作机器人来完成一些人类不易或者不能完成的操作，例如: 航空航天探测和试验，核工业生产，有毒以及易爆危险品的处理，地下、海底作业等等。在操作者和控制对象之间存在远距离跨度约束的情况下，遥操作机器人技术可以实现人与机器人的同步交互操作，帮助人类实现感知能力和行为能力的延伸，将操作者、机器人和控制对象
闭合到一个环路中。使得人类可以不必亲临现场，而通过安装在机器人身上的各种传感器采集现场的有关数据、图像和语音，在经过适当的处理后有效可靠地将有关信息传递给操作者，在虚拟现实技术和网络视频技术的帮助下，操作者可以实时的获知机器人操作现场的情况，并克服传输过程中的时延，得心应手地在本地对远端的机器人进行操作，进而作用到操作现场达到交互控制操作对象的目的。
1.2移动机器人
作为机器人科学的一个重要组成部分，移动机器人一直都是机器人科学的研究热点之一,移动机器人能够移动到固定机器人无法到达的预定目标，完成设定的操作任务。近年来对移动机器人的研究受到重视，自主式移动机器人是研究最多的一种。作为智能机器人的一种，自主式机器人能够按照预先给出的任务指令，根据已知的地图信息作出全局路径规划，并在行进过程中，不断感知周围环境信息，引导机器人自身绕开障碍物，安全行驶到达指定目标，并执行要求的动作与操作。
移动机器人就其运动方式来说，可以分为陆、海、空三类。对于陆地机器人来说，按照移动方式，又可以划分成轮式移动机器人、步行移动机器人、蛇行机器人、履带式移动机
节能煤气灶
器人、爬行机器人等几种，本文将要研究的是陆地轮式移动机器人。
移动机器人正在越来越受到世界各国的广泛关注，它在工业、民用、国防上都具有广泛的应用前景，如清洗机器人、服务机器人、导游机器人、巡逻机器人、防化侦察机器人、水下自主作业机器人、飞行机器人等
遥控机器人是一种可在对人有害或人接近的环境里,代替人去完成一定任务的远距离操作设备,而正是这些危险,恶劣,有害环境推动了机器人的发展,我们的祖先用长柄夹钳去夹持烧红的铁块,进行锻打以免烫伤人手,这可以说是人类应用机器人的例子.
1948年，美国阿尔汞实验室研制了一个应用于原子堆操作的反馈式遥操作机械式主从机械手M- I，这个就是遥控机器人的雏形。随着人工智能等相关学科的发展，遥控机器人科学取得了明显的进步。遥控机器人科学已经成为当前国际机器人领域的重要前沿课题，受到很多发达国家的重视，例如美国、俄罗斯、日本以及欧盟等地的研究机构都是投入了巨资进行遥控机器人的研究开发工作。
遥控机器人的研究最早主要是应用于空间领域。美国的NASA的IME和JPL，日本宇航局，德国宇航研究院和欧洲空间局长期致力于该领域的研究，取得了丰硕的成果。其中代表性的成果有: 美国NASA的火星探测器成功登陆火星并且进行了相关研究;德国的ROTEX舱内空间机器人系统在航天飞机的密封舱内进行了多种操作试验。随着我国“神舟号”飞船研究工作的成功推进，相信对于机器人的遥操作的研究在我国也将取得令人瞩目的成功。
遥控机器人在军事领域的应用也是一个很重要的方面。使用遥控机器人可以完成探雷、处理爆炸物、侦察甚至作战等功能。其中使用遥控机器人进行爆炸物的排除己经广泛的应用到了警察的反恐活动中。
随着机器人科学的发展，遥控机器人作为工具，越来越深入人们的日常生活，被广泛的应用于医疗、探测、消防、建筑、教育以及保安等诸多民用领域。在2002年引起了人们极大关注的埃及金字塔探秘活动就是在一个遥控机器人的协助之下进行的。相信遥控机器人在民用领域的研究一定会有着十分广阔的应用前景。
近年来，计算机和通讯技术取得了飞速的发展，尤其是随着Internet的高速发展和普及，计算机网络通讯技术在各个行业正在发挥着越来越大的作用，整个世界更加紧密的联系在
了一起。基于网络的机器人控制就是利用网络实现远程的机器人控制。网络的传输速率、时间迟延、数据丢失等因素是基于网络的机器人控制所面临的问题，一些有效的处理方法和控制方案已经被应用到基于网络的机器人遥控中。
互联网技术的飞速发展进一步促进了网络技术在机器人控制领域的应用。基于网络的机器人控制技术也从初期的简单的机器人遥控应用逐渐扩展到分布式机器人控制系统等研究领域。
利用现有的Internet技术实现对于机器人的控制是一项具有挑战性的工作，这一技术的应用将进一步丰富机器人远程控制手段，具有良好的发展趋势和广阔的应用前景[1].
2 设计概述
2.1设计任务
本设计的任务是设计一个遥控灭火机器人，要求人通过手持遥控装置对移动机器人进行远距离控制，机器人能够按照人的意图实现前进、后退、左传、右转、停止来选择合适的路线，到达目的地（火源--本设计主要是针对室内的蜡烛火源的灭火），然后人通过手持
遥控装置遥操作启动/停止风扇（灭火装置）。扑灭火源。
2.2 设计方案
2.2.1总体设计方案
根据设计要求，遥控灭火机器人的设计主要由三部分组成：遥控发送部分，接收部分，灭火部分。方案确定采用以PIC16F84A为核心的的单片机控制系统实现对机器人的控制，总体设计如图2-1所示。红外线发送部分采用了一片PIC16F84A单片机，实现发送数据的编码，发送器有7个按钮，分别实现遥控机器人的前进、后退、左转、右转，以及安装在机器人身上的风扇的启动和停止，单片机对按钮的扫描、识别和编码，然后通过红外线LED把数据发送出去。接收部分也采用一片PIC16F84A单片机作为整个控制部分的核心，实现对机器人的动作控制。接收模块接收到的数据通过PIC16F84A单片机的解码，把数据送到电机驱动芯片TA7257P或者风扇启动/停止部分，TA7257P则负责驱动直流电机（DC电机）。机器人采用了两片TA7257P电机驱动芯片，前进则两个DC电机正转，后退则两个DC电机反转，左转则左DC电机停止，右DC电机正转，右转则反之。灭火部分的设计很简单，只要在单片机一个引脚产生一个驱动信号就可以了。
图2-1 总体结构框图
2.2.2 遥控发送部分的设计
遥控发送部分是基于PPM的红外线通信方式，通信原理在后面的“设计基础”里有详细介绍，这套装置适用各种机器人的遥控操作，本设计为发送器准备了5个按钮，每个按钮对应一个移动机器人的动作，发送部分关键是它的数据格式，发送数据包括10位，每次发送十位数据，第1位为开始位（“1”），其后的4位为移动机器人的动作数据，最后的5位为停止数据（“01010”），每一位的发送时间大约为600us，为了防止发送端的误操作，当发送完1次数据后设置了20ms的停止时间。
2.2.3 接收部分的设计
在接收部分采用了以PIC16F84A单片机为控制核心的控制系统，其关键技术也在于接收数据的处理，在接收器的一侧，以发送数据的开始位为起始标志，从其后的4位中取得动作数据然后再判断停止位是否与“01010”一致。如果停止位不符，则放弃此动作数据，并回到接收待机状态。停止位也可以省略。但抗干扰能力随之下降，将干扰信号认读成发送数据的可能性加大。比如，试验时甚至出现接收器上电后某动作始终动作的情况，可见，如果机器人遥控接收器将数据格式的停止位省略，同样可能在上电后出现意象不到的误操作。若要提高通信的可靠性，可以要求发送器重复2次发送数据，接受器也反复2次校对接收数据的方法。
多肽修饰2.2.4 灭火部分的设计
灭火部分其实就是一个电风扇，电风扇的电源电路图是不与单片机联系的，但在本设计中就必须要单片机产生一个驱动信号，这里用三极管当电源驱动。RB4口接三极管基极，在适当时候令单片机的接口产生一个+5V的信号，驱动电风扇。
3 设计基础
3.1 单片机的应用领域及系统结构
3.1.1 单片机的概述及应用特点
1．单片机的概述
现代的计算机都是向巨型化、微型化、网络化及智能化发展。其中微型化是计算机发展的重要方向，把计算机的运算器、控制器、储存器、输入/输出接口四个组成部分集成在一个硅片内，于是就出现了一个大规模集成电路为主组成的微型计算机（MICROCOMPUTER）——单片机微型计算机，简称单片机，由于单片机的重要应用领域为智能化电子产品，一般需要嵌入仪器设备内，故又称嵌入式微控制器。
电热炉
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