一种家用监控机器人的设计
摘 要随着人们生活质量的不断提高，家居环境也越来越好，但同时各种生活安全隐患也隐藏于各个方面。在这样的背景条件下，家用监控机器人应运而生，能很好的满足人们目前的生活需要，弥补了市场的不足。家庭监控机器人通过特定的传感器，可以准确地检测出潜在的风险（或风险），并采取一定的措施。本设计主要针对家居火灾开展设计，以单片机控制为核心，移动机器人为监控平台，通过互联网远程操控完成灭火，实现巡逻，报警，灭火功能。家用监控机器人，设计了两种工作模式：自动巡航、远程网络控制。利用红外避障电路，检测障碍物，实现自动巡航；机器人利用火焰检测电路、烟雾检测电路，检测危险源，通过GSM移动网络技术，能够发出危险短信通知家庭户主，户主通过登录远程网络，实现机器人的远程控制，实现简单的操作。实验研究表明，本课题设计的机器人成本低、报警准确、工作稳定，具有一定的实用价值和商业前景。
目 录
1. 绪论 1
1.1课题研究背景 1
1.2 服务机器人技术现状及发展方向 1
1.3课题研究内容 2
2. 系统总体方案设计 3
2.1 系统总体框图设计 3
2.2 机器人外观设计 3
3.家用监控机器人的硬件设计 5
3.1单片机概述 5
3.1.1 STC 11F32 XE单片机引脚及介绍 5
3.2电机驱动的电路设计 5
3.2.1 L298N电机驱动概述 5
3.2.2 L298N的基本工作原理 6
3.3系统的供电的电路设计 6
3.3.1 7805的概述 6
3.3.2 固定输出的电源电路 7
3.4 驱动板WIFI系统的设计 7
3.4.1 驱动板WIFI系统的组成 7
3.4.2 驱动板WIFI系统模块的总体电路 8
3.5红外避障电路的设计 8
3.6 摄像头云台的设计 9
3.7 报警检测部分硬件设计 9
3.7.1控制电路的设计 10
3.7.2 GSM报警系统的设计 10
3.8 火焰检测电路的设计 12
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3.9 烟雾检测电路的设计 12
3.10 报警电路的设计 13
4．家用监控机器人的软件设计 14
4.1家用监控机器人的总体设计及流程图 14
4.2 自动巡航模式的软件设计 15
4.2.1自动巡航模式的基本原理 15
4.2.2自动巡航模式的流程图 15
4.3 传感器与单片机的软件设计 16
4.3.1 火焰检测的软件设计 16
4.3.2红外检测的软件设计 16
4.3.3 烟雾检测的软件设计 17
4.4 单片机与GSM报警系统的软件设计 17
4.5上位机驱动板与WIFI系统的软件设计 17
4.5.1 驱动板WIFI系统模块的基本设置 17
4.5.2 驱动板WIFI系统模块的互联网设置 17
5. 机器人系统的调试 18
5.1 系统设计实物图 18
5.2 传感器电路的调试 18
5.3 GSM报警电路的调试 18
5.4 软件测试 19
5.5机器人功能调试 19
5.5.1 自动巡航模式的调试 19
5.5.2 远程控制模式 20
5.5.3 检测火源及灭火控制 22
结语 26
参考文献 27
附录 28
附录一 系统核心源代码 28
致谢 33
1. 绪论
随着现代社会的迅速发展和人们的生活水平的不断提高，家用机器人正渐渐走进人类的生活中。最近几年，许多国家也推出了各式各样的家用机器人，家用监控机器人就应运而生，很好的满足了人们的当前生活的需要，弥补了市场的不足。
1.1课题研究背景
由于机器人的“机器”的成分多而“人”的感情少，一直很少与普通人产生纠葛，所以机器人从六十年代进入工业部门以来一直备在工业中有着举足轻重的作用。然而，随着第三代，第四代智能机器人的出现，人们的家庭生活也在悄悄地发生着变化。
家用监控机器人是典型的机电一体化系统，它结合了机械，电子，传感器，计算机软件和硬件，模式识别，人工智能，工业设计等先进技术，是智能机器人研究的一个重要课题。
随着生活质量的提高, 智能机器人进入家庭服务行业。清洁卫生、物品搬运、家电控制、家庭娱乐、病况监视、电话接听等各种家务劳动都能由智能型家庭服务机器人代替人来完成, 不仅是高新技术产业的一个重要的应用前景，也是智能机器人是一个重要的研究课题。此外, 家用监控机器人系统可以用于防盗监测和电、煤气安全检查,具有很高的研究价值。
1.2 服务机器人技术现状及发展方向
欧美等发达国家的家庭服务型机器人已经初步进入市场，并且已经取得了一定的市场份额，弥补了之前服务型机器人市场的不足。但目前中国的家庭服务型机器人还处于实验阶段，并不能真正意思上投入使用。国家已经投入大量的精力去对家庭服务型机器人进行研究，开启了多项研究项目，且已经取得了一定的进展。因为中国的人口众多，而且很多乡村已经向城市化转型，相信在不久的将来，中国的市场将会出现对家庭服务型机器人的大量需求，这种服务型机器人将会走进千家万户。
目前的家用监控机器人可以对进入危险信号范围的信号进行监控，当检测到危险信号时能够自动启动报警功能，向户主发出警报短信，以达到报警和远程报警。
目前家用监控机器人的发展主要向着：故障自动检测、防止漏报功能，防破坏无线转发报警功能，智能光纤报警系统，智能家电控制功能，脑神经学习功能的方向发展，未来的机器人将会越来越智能化，其行为将可以很大程度的模拟人类，并且能够不断地学习人类的行为，充分为人类服务，实现真正意义上的智能化。
1.3课题研究内容
如今的监控、报警技术和产品都已经相当成熟。但由于产品市场价格竞争激烈等因素的影响，报警行业的发展需要向另外方向寻求机遇。中国人口众多，但目前社区家庭安防报警服务发展比较缓慢，所以家庭报警服务市场存在很大的潜力。根据不同的需求提供不同的安全服务，实现不一样的功能，推动着我国的报警行业不断向前发展。
本课题研究的机器人能够通过火焰检测电路和烟雾检测电路进行随时的安全检测，并不断在室内进行巡查，便于随时发现已存在的火灾或极有可能引起的火灾源，保证家庭处于安全之中。即使产生火灾危险，也能够把及时给户主发送警报短信，同时机器人自身带有一定的灭火功能，对于小的火源都能通过自身携带的灭火装置解决。
该课题研究的家用监控机器人，研究内容包括：
目 录
1. 绪论 1
1.1课题研究背景 1
1.2 服务机器人技术现状及发展方向 1
1.3课题研究内容 2
2. 系统总体方案设计 3
2.1 系统总体框图设计 3
2.2 机器人外观设计 3
3.家用监控机器人的硬件设计 5
3.1单片机概述 5
3.1.1 STC 11F32 XE单片机引脚及介绍 5
3.2电机驱动的电路设计 5
3.2.1 L298N电机驱动概述 5
3.2.2 L298N的基本工作原理 6
3.3系统的供电的电路设计 6
3.3.1 7805的概述 6
3.3.2 固定输出的电源电路 7
3.4 驱动板WIFI系统的设计 7
3.4.1 驱动板WIFI系统的组成 7
3.4.2 驱动板WIFI系统模块的总体电路 8
3.5红外避障电路的设计 8
3.6 摄像头云台的设计 9
3.7 报警检测部分硬件设计 9
3.7.1控制电路的设计 10
3.7.2 GSM报警系统的设计 10
3.8 火焰检测电路的设计 12
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3.9 烟雾检测电路的设计 12
3.10 报警电路的设计 13
4．家用监控机器人的软件设计 14
4.1家用监控机器人的总体设计及流程图 14
4.2 自动巡航模式的软件设计 15
4.2.1自动巡航模式的基本原理 15
4.2.2自动巡航模式的流程图 15
4.3 传感器与单片机的软件设计 16
4.3.1 火焰检测的软件设计 16
4.3.2红外检测的软件设计 16
4.3.3 烟雾检测的软件设计 17
4.4 单片机与GSM报警系统的软件设计 17
4.5上位机驱动板与WIFI系统的软件设计 17
4.5.1 驱动板WIFI系统模块的基本设置 17
4.5.2 驱动板WIFI系统模块的互联网设置 17
5. 机器人系统的调试 18
5.1 系统设计实物图 18
5.2 传感器电路的调试 18
5.3 GSM报警电路的调试 18
5.4 软件测试 19
5.5机器人功能调试 19
5.5.1 自动巡航模式的调试 19
5.5.2 远程控制模式 20
5.5.3 检测火源及灭火控制 22
结语 26
参考文献 27
附录 28
附录一 系统核心源代码 28
致谢 33
1. 绪论
随着现代社会的迅速发展和人们的生活水平的不断提高，家用机器人正渐渐走进人类的生活中。最近几年，许多国家也推出了各式各样的家用机器人，家用监控机器人就应运而生，很好的满足了人们的当前生活的需要，弥补了市场的不足。
1.1课题研究背景
由于机器人的“机器”的成分多而“人”的感情少，一直很少与普通人产生纠葛，所以机器人从六十年代进入工业部门以来一直备在工业中有着举足轻重的作用。然而，随着第三代，第四代智能机器人的出现，人们的家庭生活也在悄悄地发生着变化。
家用监控机器人是典型的机电一体化系统，它结合了机械，电子，传感器，计算机软件和硬件，模式识别，人工智能，工业设计等先进技术，是智能机器人研究的一个重要课题。
随着生活质量的提高, 智能机器人进入家庭服务行业。清洁卫生、物品搬运、家电控制、家庭娱乐、病况监视、电话接听等各种家务劳动都能由智能型家庭服务机器人代替人来完成, 不仅是高新技术产业的一个重要的应用前景，也是智能机器人是一个重要的研究课题。此外, 家用监控机器人系统可以用于防盗监测和电、煤气安全检查,具有很高的研究价值。
1.2 服务机器人技术现状及发展方向
欧美等发达国家的家庭服务型机器人已经初步进入市场，并且已经取得了一定的市场份额，弥补了之前服务型机器人市场的不足。但目前中国的家庭服务型机器人还处于实验阶段，并不能真正意思上投入使用。国家已经投入大量的精力去对家庭服务型机器人进行研究，开启了多项研究项目，且已经取得了一定的进展。因为中国的人口众多，而且很多乡村已经向城市化转型，相信在不久的将来，中国的市场将会出现对家庭服务型机器人的大量需求，这种服务型机器人将会走进千家万户。
目前的家用监控机器人可以对进入危险信号范围的信号进行监控，当检测到危险信号时能够自动启动报警功能，向户主发出警报短信，以达到报警和远程报警。
目前家用监控机器人的发展主要向着：故障自动检测、防止漏报功能，防破坏无线转发报警功能，智能光纤报警系统，智能家电控制功能，脑神经学习功能的方向发展，未来的机器人将会越来越智能化，其行为将可以很大程度的模拟人类，并且能够不断地学习人类的行为，充分为人类服务，实现真正意义上的智能化。
1.3课题研究内容
如今的监控、报警技术和产品都已经相当成熟。但由于产品市场价格竞争激烈等因素的影响，报警行业的发展需要向另外方向寻求机遇。中国人口众多，但目前社区家庭安防报警服务发展比较缓慢，所以家庭报警服务市场存在很大的潜力。根据不同的需求提供不同的安全服务，实现不一样的功能，推动着我国的报警行业不断向前发展。
本课题研究的机器人能够通过火焰检测电路和烟雾检测电路进行随时的安全检测，并不断在室内进行巡查，便于随时发现已存在的火灾或极有可能引起的火灾源，保证家庭处于安全之中。即使产生火灾危险，也能够把及时给户主发送警报短信，同时机器人自身带有一定的灭火功能，对于小的火源都能通过自身携带的灭火装置解决。
该课题研究的家用监控机器人，研究内容包括：
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