第九届宋庆龄少年儿童发明奖作品——基于红外及热传感器的追踪式液体喷射式消防机器人

作品摘要:
       我从小学起就参加一些机器人灭火比赛，但在比赛中，机器人用小型风扇吹灭火焰的方法在实际生活中并不适用。而生活中一些危险的特殊消防环境，十分需要消防机器人代替人执行消防任务，以保护消防人员的安全。为了增强机器人在实际消防领域的可行性，我设计制作了“基于红外及热传感器的追踪式液体喷射式消防机器人”。本款机器人由传感系统、控制系统和执行系统组成。我采用液体喷射的灭火方法，通过由电路板控制的小型水泵喷射液体。我运用四个伺服电机等材料制成机械手臂结构，配合四头红外传感器，实现追踪式灭火。为防止环境光对机器人的干扰，我添加了热传感模块。为防止复燃现象，我在程序中添加了防复燃模块。此外，我还添加了烟雾传感器等其他传感器，从而获取更多火场环境的信息。本项目目前共制作了四版机器人，第四版机器人已能够在特定环境下出色地完成消防任务。本项目有望应用于人们的实际生产生活中，在实际消防任务中作出贡献。
作品设计思路:
     我查阅各种资料后发现，市面上确实存在一些与灭火相关的机器人，但是这些机器人采用的灭火方式都无法运用在实际生活中，仅能作为一种灭火概念型的玩具。于是，我决定以真正能运用于实际生活为核心，设计制作一款消防机器人。本课题整个探究过程共分为四个阶段。第一阶段主要研究机器人的灭火方式。经探究，我最终采用了液体喷射式的方案，灭火手段在生活中具有可行性。第二阶段大幅提升灭火效率和液体喷射量，第一代机械手臂配合第一代传感系统已基本能胜任实际灭火任务。第三阶段着力增强机器人的传感系统。基于红外和热传感器的第二代传感系统可有效防止环境光的干扰。此外，传感系统支持烟雾探测报警等功能。第四阶段的探究重点在于机器人的机械结构。第二代机械手臂配合四头红外传感器完全实现了追踪式灭火。机器人整体性重新制作，放大了机身体积，有助于机器人更好地投入实际消防任务中去。目前，本款“基于红外及热传感器的追踪式液体喷射式消防机器人”已经能克服一定的环境干扰，出色地完成消防任务，且具有较高的成功率和较强的稳定性。