消防機器人的系統調試過程案例綜述1.1消防機器人功能測試1.1.1功能測試準備根據實驗室可用工具，我們挑選的儀器有萬用表、仿真軟件、示波器、信號發生器、直流穩壓電源。測量步驟如下：1）萬用表來測試設備的電阻、電壓以及電流等參數；2）使用信號發生器用來產生各模塊需要的電信號；3）使用示波器用于顯示測量各模塊產生的信號波形；1.1.2系統功能測試1)硬件的調試本課題研究的消防機器人的硬件設計主要是對直流電機、障礙傳感器、溫度傳感器、遠程控制、圖傳模塊進行測試。這一部分硬件調試主要分成兩大塊:上電前的調試和上電后的調試。未上電調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誤等問題，需要做到電路中無短路和斷路情況。這是系統功能測試的最重要一個步驟，未后續功能測試提供安全保障。主要使用萬用表蜂鳴器擋進行對電路的通斷進行檢查。上電測試在確保消防機器人的硬件電路無任何異常和錯誤的情況下，對電路進行瞬時通斷電測試，仔細觀察是否有元器件出現問題。完畢后，針對功能性模塊進行相對隔離測試。障礙檢測模塊的硬件調試：主要檢查該模塊能否隨著障礙物的靠近和遠離從而改變輸出電壓的現象，如果沒有電壓變化現象則表示該障礙檢測模塊已經損壞需要及時進行修改。溫度檢測模塊的硬件調試：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象，如果沒有電壓變化現象則表示該溫度檢測模塊已經損壞需要及時進行修改。遠程控制的硬件調試：主要檢查消防機器人開機接收機指示燈點亮，隨著遙控裝置的開機能否識別到接收機并進行匹配，如果匹配不成功則表示無法實現遠程控制功能。圖傳模塊的硬件測試：主要檢查消防機器人連接圖傳模塊與對應的無線圖像接收器并安裝好對應的驅動程序和顯示軟件后，即可以顯示消防機器人第一人稱實時畫面。2）軟件調試本課題研究的消防機器人的軟件調試主要是對滅火系統、電機驅動模塊、障礙檢測模塊、溫度檢測模塊、報警模塊進行測試。這一部分軟件調試主要是程序下載并測試功能實現。電機驅動模塊程序測試：該模塊的測試主要用來控制消防機器人的4個直流電機能否實現前進、后退、轉向以及停止等基本功能，基本功能的實現為其他功能的實現奠定了基礎。障礙檢測模塊程序測試：檢測與障礙傳感器連接的單片機的端口輸出的信號，能否實現STM32單片機控制消防機器人的避障功能。溫度檢測模塊程序測試：檢測與溫度傳感器連接的單片機的端口輸出的信號，能否實現STM32單片機控制消防機器人的定位到前方火源位置。滅火系統程序測試：消防機器人能否根據溫度檢測模塊調整好發射的位置，隨后消防機器人能否順利的發射滅火彈實現對火源的定點滅火功能以及實現滅火彈的連續發射等功能。報警模塊的程序測試：檢測與報警模塊連接的單片機的端口輸出的信號，能否實現當消防機器人所處的環境溫度對自身產生損害時蜂鳴器持續發出蜂鳴聲，直到控制消防機器人遠離當前環境。1.2消防機器人測試結果分析1.2.1測試結果數據1）障礙傳感器測試數據根據調查研究發現消防機器人的視角（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消防機器人的視角示意圖由于E18-D8ONK障礙傳感器的有效測量范圍是3~80CM，因此我們選取的測量距離分為3~40CM、40~80CM以及大于80CM。根據多次實驗發現在40CM的時候障礙傳感器的檢測效果產生微小變化，因此我們設定消防機器人距離障礙物為40CM的時候進行避障操作，因為篇幅限制部分測量數據如表1.1所示。表1.1障礙傳感器測試數據表障礙物方向距離/CM是否檢測到障礙反應狀態情況說明正前方3~40是反應迅速檢測有效距離范圍3~80CM，設定閾值40CM正前方40~80是反應較慢正前方>81否無反應左前方3~40是反應迅速檢測有效距離范圍3~80CM，設定閾值40CM左前方40~80是反應較慢左前方>81否無反應右前方3~40是反應迅速檢測有效距離范圍3~80CM，設定閾值40CM右前方40~80是反應較慢右前方>81否無反應2）溫度傳感器測試消防機器人對周圍溫度進行數據采集，判斷出所采集溫度最高的位置，使得消防機器人進行位置調整，使得最高溫度的火源位于消防機器人正前方。由于測試環境比較難以仿制，所以根據DS18B20溫度傳感器手冊以及收集的資料進行理論上的合理推測，使用打火機作為火源，利用距離遠的遠近來模擬當前環境的不同溫度。根據最終數據表明，DS18B20溫度傳感器靈敏度較高，反應速度快，并能夠根據不同方位的“高溫”來對消防機器人進行適當的調整，滿足本課題的研究要求。3）滅火系統測試本課題研究的消防滅火機器人能夠實現對火源定點發射消防滅火彈進行滅火的功能。在測試滅火系統時使用硬度相似的橡膠球來代替消防滅火彈，使用木樁來模擬固定的火源；使用遙控手柄進進行遠程控制消防機器人對木樁發射橡膠求。根據調試過程不斷修改參數來不斷提高對木樁的命中率，最終通過大量實驗驗證滅火