消防機(jī)器人的系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程案例綜述1.1消防機(jī)器人功能測(cè)試1.1.1功能測(cè)試準(zhǔn)備根據(jù)實(shí)驗(yàn)室可用工具，我們挑選的儀器有萬(wàn)用表、仿真軟件、示波器、信號(hào)發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源。測(cè)量步驟如下：1）萬(wàn)用表來(lái)測(cè)試設(shè)備的電阻、電壓以及電流等參數(shù)；2）使用信號(hào)發(fā)生器用來(lái)產(chǎn)生各模塊需要的電信號(hào)；3）使用示波器用于顯示測(cè)量各模塊產(chǎn)生的信號(hào)波形；1.1.2系統(tǒng)功能測(cè)試1)硬件的調(diào)試本課題研究的消防機(jī)器人的硬件設(shè)計(jì)主要是對(duì)直流電機(jī)、障礙傳感器、溫度傳感器、遠(yuǎn)程控制、圖傳模塊進(jìn)行測(cè)試。這一部分硬件調(diào)試主要分成兩大塊:上電前的調(diào)試和上電后的調(diào)試。未上電調(diào)試檢查電路的連接是否全部正確，元器件的焊接是否存在錯(cuò)誤等問(wèn)題，需要做到電路中無(wú)短路和斷路情況。這是系統(tǒng)功能測(cè)試的最重要一個(gè)步驟，未后續(xù)功能測(cè)試提供安全保障。主要使用萬(wàn)用表蜂鳴器擋進(jìn)行對(duì)電路的通斷進(jìn)行檢查。上電測(cè)試在確保消防機(jī)器人的硬件電路無(wú)任何異常和錯(cuò)誤的情況下，對(duì)電路進(jìn)行瞬時(shí)通斷電測(cè)試，仔細(xì)觀察是否有元器件出現(xiàn)問(wèn)題。完畢后，針對(duì)功能性模塊進(jìn)行相對(duì)隔離測(cè)試。障礙檢測(cè)模塊的硬件調(diào)試：主要檢查該模塊能否隨著障礙物的靠近和遠(yuǎn)離從而改變輸出電壓的現(xiàn)象，如果沒(méi)有電壓變化現(xiàn)象則表示該障礙檢測(cè)模塊已經(jīng)損壞需要及時(shí)進(jìn)行修改。溫度檢測(cè)模塊的硬件調(diào)試：主要檢查該模塊能否隨著溫度的變化從而做出改變輸出電壓的現(xiàn)象，如果沒(méi)有電壓變化現(xiàn)象則表示該溫度檢測(cè)模塊已經(jīng)損壞需要及時(shí)進(jìn)行修改。遠(yuǎn)程控制的硬件調(diào)試：主要檢查消防機(jī)器人開(kāi)機(jī)接收機(jī)指示燈點(diǎn)亮，隨著遙控裝置的開(kāi)機(jī)能否識(shí)別到接收機(jī)并進(jìn)行匹配，如果匹配不成功則表示無(wú)法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能。圖傳模塊的硬件測(cè)試：主要檢查消防機(jī)器人連接圖傳模塊與對(duì)應(yīng)的無(wú)線圖像接收器并安裝好對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序和顯示軟件后，即可以顯示消防機(jī)器人第一人稱實(shí)時(shí)畫(huà)面。2）軟件調(diào)試本課題研究的消防機(jī)器人的軟件調(diào)試主要是對(duì)滅火系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、障礙檢測(cè)模塊、溫度檢測(cè)模塊、報(bào)警模塊進(jìn)行測(cè)試。這一部分軟件調(diào)試主要是程序下載并測(cè)試功能實(shí)現(xiàn)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊程序測(cè)試：該模塊的測(cè)試主要用來(lái)控制消防機(jī)器人的4個(gè)直流電機(jī)能否實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)向以及停止等基本功能，基本功能的實(shí)現(xiàn)為其他功能的實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。障礙檢測(cè)模塊程序測(cè)試：檢測(cè)與障礙傳感器連接的單片機(jī)的端口輸出的信號(hào)，能否實(shí)現(xiàn)STM32單片機(jī)控制消防機(jī)器人的避障功能。溫度檢測(cè)模塊程序測(cè)試：檢測(cè)與溫度傳感器連接的單片機(jī)的端口輸出的信號(hào)，能否實(shí)現(xiàn)STM32單片機(jī)控制消防機(jī)器人的定位到前方火源位置。滅火系統(tǒng)程序測(cè)試：消防機(jī)器人能否根據(jù)溫度檢測(cè)模塊調(diào)整好發(fā)射的位置，隨后消防機(jī)器人能否順利的發(fā)射滅火彈實(shí)現(xiàn)對(duì)火源的定點(diǎn)滅火功能以及實(shí)現(xiàn)滅火彈的連續(xù)發(fā)射等功能。報(bào)警模塊的程序測(cè)試：檢測(cè)與報(bào)警模塊連接的單片機(jī)的端口輸出的信號(hào)，能否實(shí)現(xiàn)當(dāng)消防機(jī)器人所處的環(huán)境溫度對(duì)自身產(chǎn)生損害時(shí)蜂鳴器持續(xù)發(fā)出蜂鳴聲，直到控制消防機(jī)器人遠(yuǎn)離當(dāng)前環(huán)境。1.2消防機(jī)器人測(cè)試結(jié)果分析1.2.1測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)1）障礙傳感器測(cè)試數(shù)據(jù)根據(jù)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)消防機(jī)器人的視角（如圖1.1所示）下只能看到正前方、左前方和右前方的視角。圖1.1消防機(jī)器人的視角示意圖由于E18-D8ONK障礙傳感器的有效測(cè)量范圍是3~80CM，因此我們選取的測(cè)量距離分為3~40CM、40~80CM以及大于80CM。根據(jù)多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在40CM的時(shí)候障礙傳感器的檢測(cè)效果產(chǎn)生微小變化，因此我們?cè)O(shè)定消防機(jī)器人距離障礙物為40CM的時(shí)候進(jìn)行避障操作，因?yàn)槠拗撇糠譁y(cè)量數(shù)據(jù)如表1.1所示。表1.1障礙傳感器測(cè)試數(shù)據(jù)表障礙物方向距離/CM是否檢測(cè)到障礙反應(yīng)狀態(tài)情況說(shuō)明正前方3~40是反應(yīng)迅速檢測(cè)有效距離范圍3~80CM，設(shè)定閾值40CM正前方40~80是反應(yīng)較慢正前方>81否無(wú)反應(yīng)左前方3~40是反應(yīng)迅速檢測(cè)有效距離范圍3~80CM，設(shè)定閾值40CM左前方40~80是反應(yīng)較慢左前方>81否無(wú)反應(yīng)右前方3~40是反應(yīng)迅速檢測(cè)有效距離范圍3~80CM，設(shè)定閾值40CM右前方40~80是反應(yīng)較慢右前方>81否無(wú)反應(yīng)2）溫度傳感器測(cè)試消防機(jī)器人對(duì)周圍溫度進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，判斷出所采集溫度最高的位置，使得消防機(jī)器人進(jìn)行位置調(diào)整，使得最高溫度的火源位于消防機(jī)器人正前方。由于測(cè)試環(huán)境比較難以仿制，所以根據(jù)DS18B20溫度傳感器手冊(cè)以及收集的資料進(jìn)行理論上的合理推測(cè)，使用打火機(jī)作為火源，利用距離遠(yuǎn)的遠(yuǎn)近來(lái)模擬當(dāng)前環(huán)境的不同溫度。根據(jù)最終數(shù)據(jù)表明，DS18B20溫度傳感器靈敏度較高，反應(yīng)速度快，并能夠根據(jù)不同方位的“高溫”來(lái)對(duì)消防機(jī)器人進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，滿足本課題的研究要求。3）滅火系統(tǒng)測(cè)試本課題研究的消防滅火機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)火源定點(diǎn)發(fā)射消防滅火彈進(jìn)行滅火的功能。在測(cè)試滅火系統(tǒng)時(shí)使用硬度相似的橡膠球來(lái)代替消防滅火彈，使用木樁來(lái)模擬固定的火源；使用遙控手柄進(jìn)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制消防機(jī)器人對(duì)木樁發(fā)射橡膠求。根據(jù)調(diào)試過(guò)程不斷修改參數(shù)來(lái)不斷提高對(duì)木樁的命中率，最終通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證滅火