بخشی از مقاله
چکیده – در سوانح آتش سوزي، آتش نشان براي نجات جان انسان ها، در معرض خطر می باشد و گاهی در موقعیت هاي خاص مانند: وجود گازهاي سمی، گرماي شدید و یا استنشاق دود، ممکن است جان خود را از دست بدهد. اما امروزه با پیشرفت علم، رباتیک براي کمک به جامعه ي انسان ها آمده است. رباتی که در این مقاله طراحی شده می تواند به کمک سیستم هاي کنترلی، بلوتوث و واي فاي به کمک سرور و یا حتی موبایل کنترل شود. از قابلیت هاي اصلی این ربات، آن است که در مواجهه با آتش، طبق الگوریتمی، مشعل هایی که قدرت بیشتري دارند را در الویت اول قرار داده و اول آنها را به کمک پمپ خود خاموش می کند. ربات مجهز به دوربین عکس برداري بوده و از محیط آتش گرفته عکس می گیرد.
-1 مقدمه
ربات یک ماشین هوشمند است، که قادر است در شرایط خاصی قرار گیرد و کار تعریف شده اي را انجام دهد. امروزه اگر ربات ها در اجراي کار هاي مختلف در خدمت انسان ها نبودند، انجام برخی از فعالیت ها تقریبا براي انسان غیر ممکن بود. از ویژگی هایی که ربات ها برخوردارند می توان به این نکات اشاره کرد که ربات ها بسیار دقیق هستند و می توانند کارهایی با دقت میلی متر و میکرومتر را انجام دهند.[1] از دیگر ویژگی ها، خستگی ناپذیري آنها می باشد. از جمله، این ربات ها در هر شرایط جغرافیایی، می توانند با حداکثر سرعت، کار خود را انجام دهند. ربات ها همینطور می توانند در یک لحظه چندین کار مختلف را انجام دهند. با توجه به این مطالب ربات ها از نظر اقتصادي نیز به صرفه تر هستند، زیرا بصورت تمام وقت و بدون خستگی می توانند کار خود را انجام دهند.
-2 سنسور ها
ربات ها ي بی جان به کمک سنسور ها با دنیاي اطراف خود ارتباط برقرار می کنند. سنسور به بیان ساده، تمام کمیت هاي فیزیکی اطرافمان را به کمیت هاي الکتریکی تبدیل می کند. البته در عمل اکثرا بصورت تغییرات ولتاژ قابل مشاهده است. از خواص فیزیکی که براي سنسورها قابل اندازه گیري می باشد می توان خواصی نظیر : فشار، حرارت، رنگ، بو، امواج الکترومغناطیسی، روشنایی و غیره ... نام برد.
چند نوع سنسور پر کاربرد در شاخه ي رباتیک به شرح زیر می باشد.[2] سنسور هاي التراسونیک سنسور هاي مادون قرمز سنسور هاي نوري سنسور هاي دما سنسور هاي لرزشی در اینجا باید بیان کرد که یک سنسور خوب باید داراي مشخصاتی نظیر : حساسیت کافی، درجه ي بالاي دقت، درجه ي بالاي خطی بودن، گستره ي دینامیکی خوب، عدم حساسیت به تداخل و تاثیرات محیطی و درجه ي بالاي پایداري [3] و[4] باشد.
-3 شرح کلی وظایف ربات
در ابتدا شرح کلی ویژگی هاي این ربات و در نهایت نحوه ي پیاده سازي مدارات الکترونیکی و کد نویسی آن بطور کامل بیان می شود. ربات آتش نشان موجود در این مقاله بسیار هوشمند عمل می کند و تمام تیمی که بیرون محدوده ي آتش سوزي قرار دارند، لحظه به لحظه از تمامی کار هایی که توسط ربات انجام می شود با خبر هستند. همینطور می توانند حرکت ربات را بصورت کنترلی در دست داشته باشند.
این ربات مجهز به ماژول بلوتوث یا واي فاي است و به یک اپراتور خارجی متصل است و ربات بصورت دستی کنترل می شود. وقتی که ربات به محل آتش سوزي می رسد، توسط سنسور هاي خود، سمت و سوي محل هاي آتش گرفته را پیدا می کند [5] و به اپراتور خبر می دهد که آتش پیدا شده است. ربات از چند جهت می سنجد که آیا آتش دیگري هم در اطراف وجود دارد. به محض تشخیص مشعل دیگر، ربات وارد مرحله ي تصمیم گیري می شود.
ربات هرکدام از مشعل هایی را که پیدا کرده، با هم مقایسه می کند، که کدام قدرت بیشتري دارد و سپس مشعل با قدرت بیشتر را انتخاب می کند و به آن مشعل تا فاصله ي خاصی نزدیک می شود و سپس اقدام به خاموش کردن آن از طریق پمپ آب می کند و در نهایت به سراغ مشعل هاي ضعیف تر می رود. البته قابل ذکر است که این ربات قابلیت عکس برداري هم دارد و می توان از راه دور از محیط عکس گرفت و ربات را خارج کرد. و از عکس هاي گرفته شده براي رسیدن به شرایط کنونی استفاده کرد.
-4 سنسور ها و اجزاي ربات
-1-4 برد میکروکنترلر nanoشrduinoط
در اینجا باید گفت که میکروکنترلر به کار رفته در این ربات، برد آردوینو نانو می باشد. یک میکروکنترلر 30 پایه که داراي امکانات جانبی زیادي می باشد و اکثر برنامه هاي نوشته شده بر اساس کتابخانه ي آردوینو می باشد. نمونه اي از این برد در شکل 1 قرار دارد.
-2-4 سنسور التراسونیک صشsr
این سنسور موج التراسونیک می فرستد و از برخورد آن با یک مانع و بازتاب موج ، گیرنده ي سنسور آن را دریافت می کند و از زمان طول کشیدن رفت و برگشت موج سنسور، تشخیص می دهد که فاصله ي ربات تا مانع پیشرو چقدر است. از این سنسور در ربات موجود در مقاله، براي تشخیص مانع مقابل و فرستادن اخطار به اپراتور به دلیل نزدیک شدن بیش از اندازه به مانع استفاده می شود. این سنسور داراي 4 پایه است که دو پایه براي تغذیه ي سنسور و یک پایه براي وصل شدن به میکروکنترلر ،Trig براي فرستادن پالس و پایه ي دیگر براي گرفتن پالس Echo می باشد. در اینجا پالس ارسالی بر اساس میکروثانیه می باشد. و براي تبدیل این زمان بر حسب سانتی متر باید زمان بدست آمده را بر 13/5 تقسیم کنیم تا برحسب فاصله تا شی مقابل بدست آید. مدار شبیه سازي شده و شکل این سنسور در شکل 2و3 قرار دارد.
-3-4 سنسور نوري
این سنسور براي تشخیص اولیه ي سمت مشعل ها به کار می رود و براي اینکه میزان قدرت مشعل ها را از هم تشخیص دهد آن را به پایه ي ADC میکروکنترلر متصل می کنیم. قابل ذکر است که سنسور نوري در حالت عادي مشعل را با نور روز اشتباه می گیرد و فقط مشعل را در شب تشخیص می دهد. در این مقاله از تکنیکی استفاده شده که در روشنایی روز هم مشعل تشخیص داده می شود. در این ربات سنسور در لوله اي قرار می گیرد و به کمک یک پتانسیومتر طوري کالیبره می شود تا در روز خروجی صفر نشان دهد. به محض اینکه یک نور در شعاع 2 متري سنسور قرار گیرد آن را تشخیص می دهد، البته نور را تعقیب می کند ولی امکان دارد نور تابیده شده آتش نباشد.
از این رو در این ربات سنسور مادون قرمز استفاده شده تا بتواند نور مشعل را تایید کند. ابتدا ربات به کمک 4 سنسور نوري که در چهار طرف آن قرار دارد سمت نور ها را پیدا می کند و مشعلی که از همه پر قدرت تر است را پیدا کرده و به سمت آن حرکت می کند، به محض نزدیک شدن به منبع نور، سنسور گیرنده مادون قرمز تشخیص می دهد که منبع نور مشعل است یا خیر. چون مشعل داراي اشعه مادون قرمز است. در صورتی که سنسور گیرنده ي مادون قرمز، اشعه مادون قرمز را نیافت، دوباره ربات به جستجو ادامه می دهد. در این مقاله به کمک دو سنسور مختلف ، آتش واقعی، در برد هاي حدود 2 متر در روز و 2/5 متر در شب تشخیص داده می شود، که این یکی دیگر از برتري هاي این ربات نسبت به نمونه هاي ساخته شده است. مدار هاي راه انداز هر دو سنسور در شکل هاي 4 و 5 قرار دارد.
