大学生发明智能灭火器 获省级比赛一等奖

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几位青岛农业大学的学生，他们在几个月的时间内经过反复研究、组装、调试，克服了种种困难最终制作出了一种灵活智能的灭火器，这种智能灭火器在11月1日举行的山东省高校机器人大赛中获得了一等奖。

大学生发明智能灭火器 获省级比赛一等奖

自动转弯寻找火源

11月4日笔者来到青岛农业大学理学与信息科学学院，见到了这种智能灭火器和它的发明者，这台智能灭火器的发明者共有五人，其中孙文轩和陈亮两位男生分别设计了软件和硬件的主要部分，孙文轩给笔者演示了这台智能灭火器的灭火过程。

孙文轩将智能灭火器的电源接通，几个按钮打开，将它小心放到位于演示“房间”地面的一张白纸上，所谓演示“房间”是指在小空间里安装上木板、黑底、白线等元素分别模拟现实空间中的墙面、地面和门，在演示空间中的一个房间中摆放上一支点燃的蜡烛当做火灾现场。智能灭火器被放在白纸上之后，操作者给出一个指令：拍下手掌或者通过其他方式发出一个声音，机器车听到这个声音之后迅速前进，在“走廊”里开始寻找火源了。

在智能灭火器行驶过程中，如果遇到“墙体”它会自动地跟“墙体”保持一定的距离，不至于撞到“墙”上，如果遇到“走廊交叉口”，它会自动转弯，向一侧的走廊里走去，如果遇到“房间门”，它便会在门口停下，检测“房间”内是否有火源，如果有火源就进入房间吹灭火源，如果没有火源就离开房间，按照一定的路径继续寻找其他房间，整个过程结束之后，灭火器将所有房间都检查了一遍，十分神奇。

五人合作完成制作

这台机器人长宽高都只有20厘米左右，重量只有1公斤左右，灭火器虽然小，但是却凝聚了设计团队“冰河世纪”队五名同学和他们指导老师的努力。硬件设计者陈亮告诉笔者，这台智能灭火器从外观上分为主控部分、传感器部分、支架部分、动力能源部分和灭火部分，其中主控部分和传感器部分是最重要的两个结构。

主控部分是一个程序，程序大概有1000行；传感器部分大致分为四类：声音传感器、地面灰度传感器、光电传感器和火焰传感器，分别负责接受外界声音、感知地面是否在门口、测试车体与墙面的距离和判断房间中有没有火焰、告知机器车沿着最近的轨道到达火源，这四类传感器的数量分别是1、2、10、22，其中22个火焰传感器能够感知方圆1.2米内360度平面上下一定区域内的火焰。

设计的最大困难是控制行进

“在设计机器车行进过程中，遇到的最大困难就是让机器车知道如何拐弯、如何后退。”程序的设计者孙文轩告诉笔者。这个程序虽然只有约1000行，编写过程也只有10天左右，但是调试、修改这个程序却用了两个多月时间，要了解这其中的困难就要首先了解智能灭火器的工作原理。

“由于现实中如果发生火灾，在多数情况下不可能手动打开灭火器，更方便和人性化的方式是人们大喊一声‘着火了’机器就自动启动灭火，这是我们设计声控启动的原因。其实除了声控启动之外还有普通模式启动，就是手动按键启动机器车。”孙文轩说。

当机器车接到声音后，它的动力、运动系统便启动了，在向前行进的过程中，它始终与周围“墙体”保持一定距离，当墙体已经走完，遇到走廊，它便会转弯，控制其直走和转弯的关键部位就在于其10个光电传感器会将机器车与“墙体”的距离实时反应给中控部分，中控部分做出调整再告知运动部分调节左右两侧轮子的运行速度，做出运行方向的调整。如果行进过程中黑色的地面中出现白色的纸条，灰度传感器就会告知中控系统这里是门口，中控系统启动火焰传感器，如果有火焰，传感器不仅会告知中控部分房间中有火源，也会告知其火焰的位置，中控系统根据这个位置数据控制车轮行进，到达火焰位置，接着启动控制风扇的马达，风扇将火焰吹灭。

火焰被吹灭后，火焰传感器会接着进行一次检测，确定火焰没有了，这其中运用到火焰的亮度数值与没有火焰空间中的亮度数值的差异，传感器灵敏地捕捉到这个差异就能准确地感知是否有火焰。

获得省级比赛一等奖

今年暑假的时候，这个团队的成员在他们的指导老师宋洁的带领下报名参加了“2014年山东省高校第三届机器人大赛”，这个比赛的准备时间较长，给了几位同学充分的设计时间，但是这期间，几位同学都是利用晚上等课余时间设计制作的机器人。11月1日，比赛在青岛市黄岛区举行，在300支参赛队伍中，这五位同学制作的智能灭火器获得了一等奖的好成绩。

而在这个漫长的过程中，几位同学也是经历了各种各样的困难：“我们所学习的课程虽然涉及到机器人制作这一方面，但是只是理论知识，能够实践的东西很少，一方面向宋洁老师和其他指导老师请教，另一方面就是反复钻研、反复实践。”在硬件上，在临近比赛一个星期时，一个传感器竟然出现故障，能够感知的距离变短，直接影响到车辆撞墙，但是时间紧张，重新更换硬件、组装机器已经来不及，只能改进程序，程序的一部分一经改进就影响到了其他部分，其他部分也要进行调整，几位设计者经常一调试就用一天的时间，非常辛苦。

这台智能灭火器用风扇吹灭火焰，现实火灾中自然不能用这种方法，但是面对现实灭火问题，几位同学自信地说：“现实中灭火肯定比现在的情况复杂得多，但是基本原理是一样的，如果让我们团队设计真实灭火器，我们在几个月时间内也能完成，就要将程序编写得更加严密一些，材料要抗高温、抗烟尘、抗撞击、传感器要升级到工业级别，灭火器也要更换成干粉或者其他合理装置，以后如果有机会我们会进行尝试。”