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摘 要 该机器人属于科技发明制作作品，可移动机器人由煤气传感器，超声波探测头，接收红外装置，舵机，51单片机，自制工业手机模块等组成。主体思想是利用煤气传感器检测煤气，51单片机对信息进行综合处理，GSM模块将信息融入到移动网络，给手机用户发送手机或者打电话，从而实现预警信号的超远程传送，与用户第一时间沟通，消除煤气事故隐患。可操作性强，经济性好，现实意义重大，市场前景十分广阔。
关键词 移动机器人；超远程传送；51单片机；工业手机
中图分类号：TP242 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）041-051-02
现如今煤气已经成为人们日常生活中不可或缺的重要能源，但随着人们对煤气的依赖程度的不断地提高，其后产生的安全问题自然而然的成为人们对煤气生产应用研究的重中之重。煤气泄漏导致重大事故屡见不鲜。目前，煤气检测预警技术已经发展到一定的程度，产品种类繁多，但大多是能预警而不能报警，能报警而不能及时通知相关人员获知准确的险情信息。这就导致了相关人员错过第一时间遏制事故发生的时机。
针对这一现象并结合我们小组人员自身的知识水平，我们小组通过集体讨论，极大程度的发挥各自组员的优势并最终确定研发一种能超远程预警报警系统——超远程煤气检测机器人。该系统采用可移动，超远程，快速反应为主旨的设计思想，综合运用51单片机，自制的工业手机，煤气传感器，超声波探测头，舵机等，再与相关的机械知识相结合。该机器人克服了目前相关产品的局限性，增加了运动的功能大大拓宽；了对煤气的检测范围并且在预报险情的同时还能准确将煤气设备的险情通知手机用户。在险情发生时让用户第一时间知道煤气泄漏的相关情况，并能及时采取相应措施，将损失降到最低。真正做到：出门万里行，尽知家中事。
1 总体思路
本课题主要研究方向是将煤气传感器检测到信息通过51单片机等技术融入到GSM移动网络中并最终以短信的形式或者呼叫的形式通知手机用户。
我们对机器人采用了满足“四能”基本要求的设计方案，即能移动，能检测，能报警，能实现信息的超远距传送。根据最初设计的“能移动”要求，我们将机器人外壳制作成一个用齿轮传动的四轮驱动装置，它是以固定蓄电池为动力来源。在机器人前面还安装有超声波探测头这使得机器人能够自动检测到前方的障碍物，大大加强了机器人的灵活性；“能检测”则是利用了机器人身上安装的煤气传感器，该装置能够实现对煤气的快速检测；“能报警”就是利用自制的工业手机和扩音器来实现的，当传感器检测到有煤气信号时通过51单片会的处理到工业手机上，工业手机就会发出声响，然后通过扩音器将声音扩大实现报警；“能超远距离传送”是将处理后的信号通过工业手机的GSM模块融入到移动网络中来实现的。
2 机器人结构说明
1）如图1机器人分为小车探测模块和煤气火灾报警模块即工业手机模块。
小车探测模块由51单片机，红外接收装置，煤气传感器，声光报警器，超声波探测头，舵机，电源，小车等组成。煤气火灾报警模块由自制工业手机，51单片机，12864液晶显示屏等组成。当有煤气泄漏时煤气传感器检测煤气，此时传感器将检测到的信号传给小车探测模块的51单片机A，51单片机A一边将信号传给声光报警器一边将信号传给煤气报警模块的51单片机B，然后经过处理后的信号立即传工业手机，工业手机中的GSM模块将信号传入移动网络中，以短信或者呼叫的形式传到用户手机上从而实现煤气信号的超远距传送。
小车使机器人具备可移动功能，大大加大了对煤气的探测范围。小车采用四轮驱动模式，动力强劲，其中的红外接收装置和超声波探测装置使得机器人能够探测到前方一定范围的障碍物，机器人更加灵活，所以也就能够在各种更加复杂的环境下工作。
2）如图2自制工业手机的操作面板，主要功能是将51单片机检测到的信号通过GSM融入到移动网络中。液晶显示屏显示相关信息，工业手机还具备手动拨号的能力。
3 操作原理说明
将机器人与煤气设备放置在同一空间，接通电源2使机器人处于工作状态。当放有煤气设备的地方处于无人看管的时候，处于工作状态下的机器人就会在煤气设备区域移动。在机器人检測到有煤气泄露的情况下，工业手机会立即自动给用户发送短信或者拨打电话直到用户接通电话。用户收到信息后只要给工业手机发送指定指令就可以控制工业手机的开启与关闭。例如发送“off”就是关闭工业手机，发送“on”就是开启工业手机，“mqjc”就是开启煤气检测的功能等。在此过程中煤气火灾报警模块/工业手机中的51单片机还会把信息传送给模块中的声光报警器实施报警，这样也可以及时通知给靠近煤气泄漏事故现场最近的人，确保万无一失。
图2是工业手机键盘功能指南。接通电源开关1并按下复位/删除重播键使工业手机处于工作状态，此时开机指示灯亮。当有检测信号从小车模块中的51单片机传来时，工业手机中的51单片机就会对信息进行处理，经过处理的信息通过自制工业手机中的GSM模块与移动网络相连接，通过移动网络把信息传送给用户手机上。此外，工业手机还能够人工拨打电话号码，实现与外界通讯。
4 机器人的创新点和应用价值
4.1 创新点
1）将传统的固定式检测装置变成移动式，大大扩展了检测空间，使机器人能够在多种不同环境下工作。
2）自制工业手机的运用，能够通过GSM模块将信号融入到移动网络中，实现信号的超远距离传送并且能给手机用户打电话或者是发送短信。
4.2 实际应用价值
1）该机器人功能强大，新颖小巧，能耗量低，性价比非常高，能用于普通老百姓的厨房中作为煤气泄漏的报警器。
2）该机器人具有强大的超远距离传送信号的能力，能用于检测煤矿井深层的煤气泄漏。
3）该机器人具有自动避障功能，能用于检测输送天然气管道泄漏。
5 结束语
本课题已经趋于成熟，当然在机器人的整个研发过程当中碰到的不少难点及困惑在所难免。主要体现在如下几点。
1）如何提高煤气传感器的灵敏度使其能够快速及时对煤气进行检测。
2）51单片机中控制程序和工业手机中远程传播程序的书写，其间必须具备相当扎实的C语言功底。
3）当机器人完全投入到工作状态时，单片机信号会和超声波的信号相互之间会发生干扰，此时信号相当不稳定，会使机器人的自动避障功能和检测功能大大降低，有时还会出现死机的情况。解决问题之后的成就感是激发我们小组人员对课题不断深入探索的不懈动力，经过我们小组成员的不断努力当然还有相关老师的大力帮助让我们把碰到的问题逐一解决。
到目前为止机器人已经取得了实质性的进展，机器人实物已经完成并且相关程序也调试完成。当初设计的相关功能已经达到预期效果，通过对机器人的现场实验演示，所有功能都得到验证。
参考文献
[1]张云伟.煤气管道检测机器人系统及其运动控制技术研究[D].上海交通大学，2007.
关键词 移动机器人；超远程传送；51单片机；工业手机
中图分类号：TP242 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）041-051-02
现如今煤气已经成为人们日常生活中不可或缺的重要能源，但随着人们对煤气的依赖程度的不断地提高，其后产生的安全问题自然而然的成为人们对煤气生产应用研究的重中之重。煤气泄漏导致重大事故屡见不鲜。目前，煤气检测预警技术已经发展到一定的程度，产品种类繁多，但大多是能预警而不能报警，能报警而不能及时通知相关人员获知准确的险情信息。这就导致了相关人员错过第一时间遏制事故发生的时机。
针对这一现象并结合我们小组人员自身的知识水平，我们小组通过集体讨论，极大程度的发挥各自组员的优势并最终确定研发一种能超远程预警报警系统——超远程煤气检测机器人。该系统采用可移动，超远程，快速反应为主旨的设计思想，综合运用51单片机，自制的工业手机，煤气传感器，超声波探测头，舵机等，再与相关的机械知识相结合。该机器人克服了目前相关产品的局限性，增加了运动的功能大大拓宽；了对煤气的检测范围并且在预报险情的同时还能准确将煤气设备的险情通知手机用户。在险情发生时让用户第一时间知道煤气泄漏的相关情况，并能及时采取相应措施，将损失降到最低。真正做到：出门万里行，尽知家中事。
1 总体思路
本课题主要研究方向是将煤气传感器检测到信息通过51单片机等技术融入到GSM移动网络中并最终以短信的形式或者呼叫的形式通知手机用户。
我们对机器人采用了满足“四能”基本要求的设计方案，即能移动，能检测，能报警，能实现信息的超远距传送。根据最初设计的“能移动”要求，我们将机器人外壳制作成一个用齿轮传动的四轮驱动装置，它是以固定蓄电池为动力来源。在机器人前面还安装有超声波探测头这使得机器人能够自动检测到前方的障碍物，大大加强了机器人的灵活性；“能检测”则是利用了机器人身上安装的煤气传感器，该装置能够实现对煤气的快速检测；“能报警”就是利用自制的工业手机和扩音器来实现的，当传感器检测到有煤气信号时通过51单片会的处理到工业手机上，工业手机就会发出声响，然后通过扩音器将声音扩大实现报警；“能超远距离传送”是将处理后的信号通过工业手机的GSM模块融入到移动网络中来实现的。
2 机器人结构说明
1）如图1机器人分为小车探测模块和煤气火灾报警模块即工业手机模块。
小车探测模块由51单片机，红外接收装置，煤气传感器，声光报警器，超声波探测头，舵机，电源，小车等组成。煤气火灾报警模块由自制工业手机，51单片机，12864液晶显示屏等组成。当有煤气泄漏时煤气传感器检测煤气，此时传感器将检测到的信号传给小车探测模块的51单片机A，51单片机A一边将信号传给声光报警器一边将信号传给煤气报警模块的51单片机B，然后经过处理后的信号立即传工业手机，工业手机中的GSM模块将信号传入移动网络中，以短信或者呼叫的形式传到用户手机上从而实现煤气信号的超远距传送。
小车使机器人具备可移动功能，大大加大了对煤气的探测范围。小车采用四轮驱动模式，动力强劲，其中的红外接收装置和超声波探测装置使得机器人能够探测到前方一定范围的障碍物，机器人更加灵活，所以也就能够在各种更加复杂的环境下工作。
2）如图2自制工业手机的操作面板，主要功能是将51单片机检测到的信号通过GSM融入到移动网络中。液晶显示屏显示相关信息，工业手机还具备手动拨号的能力。
3 操作原理说明
将机器人与煤气设备放置在同一空间，接通电源2使机器人处于工作状态。当放有煤气设备的地方处于无人看管的时候，处于工作状态下的机器人就会在煤气设备区域移动。在机器人检測到有煤气泄露的情况下，工业手机会立即自动给用户发送短信或者拨打电话直到用户接通电话。用户收到信息后只要给工业手机发送指定指令就可以控制工业手机的开启与关闭。例如发送“off”就是关闭工业手机，发送“on”就是开启工业手机，“mqjc”就是开启煤气检测的功能等。在此过程中煤气火灾报警模块/工业手机中的51单片机还会把信息传送给模块中的声光报警器实施报警，这样也可以及时通知给靠近煤气泄漏事故现场最近的人，确保万无一失。
图2是工业手机键盘功能指南。接通电源开关1并按下复位/删除重播键使工业手机处于工作状态，此时开机指示灯亮。当有检测信号从小车模块中的51单片机传来时，工业手机中的51单片机就会对信息进行处理，经过处理的信息通过自制工业手机中的GSM模块与移动网络相连接，通过移动网络把信息传送给用户手机上。此外，工业手机还能够人工拨打电话号码，实现与外界通讯。
4 机器人的创新点和应用价值
4.1 创新点
1）将传统的固定式检测装置变成移动式，大大扩展了检测空间，使机器人能够在多种不同环境下工作。
2）自制工业手机的运用，能够通过GSM模块将信号融入到移动网络中，实现信号的超远距离传送并且能给手机用户打电话或者是发送短信。
4.2 实际应用价值
1）该机器人功能强大，新颖小巧，能耗量低，性价比非常高，能用于普通老百姓的厨房中作为煤气泄漏的报警器。
2）该机器人具有强大的超远距离传送信号的能力，能用于检测煤矿井深层的煤气泄漏。
3）该机器人具有自动避障功能，能用于检测输送天然气管道泄漏。
5 结束语
本课题已经趋于成熟，当然在机器人的整个研发过程当中碰到的不少难点及困惑在所难免。主要体现在如下几点。
1）如何提高煤气传感器的灵敏度使其能够快速及时对煤气进行检测。
2）51单片机中控制程序和工业手机中远程传播程序的书写，其间必须具备相当扎实的C语言功底。
3）当机器人完全投入到工作状态时，单片机信号会和超声波的信号相互之间会发生干扰，此时信号相当不稳定，会使机器人的自动避障功能和检测功能大大降低，有时还会出现死机的情况。解决问题之后的成就感是激发我们小组人员对课题不断深入探索的不懈动力，经过我们小组成员的不断努力当然还有相关老师的大力帮助让我们把碰到的问题逐一解决。
到目前为止机器人已经取得了实质性的进展，机器人实物已经完成并且相关程序也调试完成。当初设计的相关功能已经达到预期效果，通过对机器人的现场实验演示，所有功能都得到验证。
参考文献
[1]张云伟.煤气管道检测机器人系统及其运动控制技术研究[D].上海交通大学，2007.