标题 | 管道救援遥控车设计 |
范文 | 郭旭 刘涛 摘 要:科技高速发展,智能消防设备随着科技进步而不断突破。本文设计一辆可以进入管道内部,携带摄像头等通讯装置,了解被困人员的情况,提高救援能力的管道救援遥控车。基于89C51单片机的智能遥控车的分析与设计,采用光敏传感器实现自动避障功能与远程操作相结合,设计主控制器、电机驱动、电池、以及检测模块。实现管道救援的功能,给出程序框图,进行理论分析,证明设计的可行性。 关键词:管道救援;远程控制;自动避障;车身设计 DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.10.008 1 引言 由于管道空间限制,救援人员不能及时了解被困人员现状,甚至由于救援判断的错误危及被困人员的生命。遥控小车可以在危险环境中代替人体进行探测等工作,既可以减小人员伤亡,又可以精准的完成任务[1]。 2 管道救援遥控车设计 已知车轮设计转速6.5m/min,车轮牵引力为25N,车轮直径48.1mm。 设计直接驱动车轮,中间两齿轮采用双层齿轮,提高传动效率。 2.1 车架的设计 车架选用边梁式车架。由分开的若干纵梁和横梁组成,便于安装车身和布置其他总成[2]。 2.2 电动机参数的选取 (1)电动机选用直流有刷电机。 2.5.2 蜗轮与蜗杆的主要几何尺寸 因为蜗杆传递功率和速度都不大,选用普通阿基米德蜗杆。 要求传动比大而且反行程拥有自锁性,常取1,为单头蜗杆[6]。 压力角α:国家标准GB/T 10087—1998规定,阿基米德蜗杆压力角。国家标准GB/T 1356—2001规定:,。 传动比i和齿数比u:当蜗杆为主动时,,。 2.5.3 轴的设计计算 因为中间两个轴采用双层齿轮设计,不需要轴传动,仅起到支撑作用,所以选用标准采用蜗杆轴的标准。 (1)蜗杆轴: 2.6 总体结构 采用4*4的驱动形式。通过程序的控制可以实现每个车轮可单独运动。 小车总宽为40cm,总长为40cm,高度为35cm。 质心高度与专用车的纵向稳定性和侧向稳定性成反比,质心高度應选的较低,本小车选为30cm。 专用车通过性参数:最小离地间隙0.3m、通过半径0.1m、接近角45?、离去角45?。 3 控制系统的设计 3.1 传感器的选用 避障传感器选用红外线传感器;热传感器选用Grove-PIR Motion Sensor,它利用热电红外传感器侦测面前120?扇形,距离3m范围内移动的物体。 遥控器选用WFT07 2.4G遥控器,工作电压范围:3.7V~6V。接收器选用WFR07S接收机,7通道,可满足现有的操作要求并且备用几个通道便于附加功能的添加。 3.2 单片机的选用 本设计中采用89C51单片机,此单片机为带4K字节闪烁,可编程与擦除只读存储器的低电压与高性能的CMOS8位微处理器[7]。 3.3 控制系统工作原理 P0.0- P0.4端口接为传感器的信号接收端; P0.5、P0.6、P1.0- P1.7端口接为电动机运行控制端; P2.0-P2.7端口为外界控制端。 3.4 工作原理 若下出现热源时,P0.3=0,热敏传感器进行控制,停止工作; 当右前方出现障碍时,P0.0=1& P0.1=0,接收右侧红外线传感器障碍信号;P1.0=1,继电器控制左前方车轮停止前进;P1.4=1时,继电器控制左后方车轮停止前进;延时2秒, P1.0=0,继电器控制左前方车轮前进;P1.4=0时,继电器控制左后方车轮前进。 同理,当左前方出现障碍时,P0.0=0& P0.1=1;当左右前方均出现障碍时,P0.0=0& P0.1=0。 4 结论 设计适用于管道的救援遥控车,通过传感器实现自动避障,通过通信模块远程控制小车,采用了89C51单片机,电池模块、电机驱动模块等。 采用了6V直流电机提供驱动力,行进机构上采用蜗轮蜗杆三级减速机构,保证动力的充足并且留出携带其他装备空间。 管道救援遥控车的出现有助于救援设备的发展。在今后救援工作中提高救援工作安全性与救援效率,具有重要的理论与现实意义。 参考文献: [1]张可儿,魏盼.基于Arduino单片机的遥控救援小车[J].自动化与仪器仪表,2016(11):58-60. [2]罗永革,冯樱.汽车设计[M].机械工业出版社,2016(08). [3]孙恒,陈作模,葛文杰.机械原理[M].高等教育出版社,2016(05). [4]卢书荣,张翠华.机械设计课程设计[M].西南交通大学出版社, 2017(01). [5]濮良贵,陈国定,吴立言.机械设计[M].高等教育出版社,2013(05). [6]孙恒,陈作模,葛文杰.机械原理[M].高等教育出版社,2016(05). [7]李群芳.单片微型计算机与接口技术[M].北京:电子工业大学出版社,2015:16-26. 作者简介:郭旭(1996-),男,河北唐山人,本科,研究方向:车辆工程。 |
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