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1.2 灭火机器人的研究意义
随着经济的不断发展,建筑的复杂程度和企业生产的多样性不断增加，导致火灾的扑灭救援难度增加。当火灾发生时，单单依靠灭火救援人员，很难在很低的财产损失和人员伤亡下，进行高效的灭火救援任务。因此，为了减少国家和人民的财产损失以及降低消防人员的伤亡数量，灭火机器人的研究具有重要意义。传统灭火机器人往往采用功能简单的单片机作为主控制器，随着人们对灭火机器人的性能要求越来越高，主控制器芯片的选择正向嵌入式系统发展，从而灭火机器人可以快速高效的完成所给任务。
灭火机器人，可以引入普通家庭中，给普通的家庭提供简单有效的灭火方案，对火灾进行及时快速的处理。它也能在各种恶劣条件和危险环境下，取代灭火救援人员并帮助消防部门更好地应对各种重大和复杂的火灾，提供有效的灭火方案，极大地提高灭火救援的效率，降低灭火救援成本，可靠地保障生命财产安全。基于上述功能，灭火机器人越来越受到专家和消防部门的重视。除此之外，由于灭火机器人涉及的技术和学科很多，对灭火机器人的深入研究势必会带动相关学科和技术的深层次发展。
灭火机器人的一大特点是快速准确地识别和确定火源位置，可以提高灭火救援的效率。它在行走过程中，通过对各个传感器反映信号进行处理和分析，对周围环境进行感知判断，将各个疑似火源进行进一步的数据分析，准确判断火源位置，从而确定火源离自身的距离和方向。火灾现场的火源，可分为诱发火灾火源与非诱发火灾火源两种，而对于灭火机器人必须根据一些火灾知识对此加以区分，比如：一般情况下，诱发火源不是很稳定，火灾发生时间越长火源会变大；而非诱发火源相对稳定。
1.3 灭火机器人的发展状况
1.3.1 灭火机器人的国外发展状况
1.3.2 灭火机器人的国内发展状况
1.4 研究内容及章节安排
本文的研究内容是设计一个基于Arduino的灭火机器人。该系统的主要由控制器、检测装置、运动执行装置、灭火装置这四个部分构成硬件电路。其中控制器为Arduino开发板，传感器包括火焰传感器、避障传感器、寻迹传感器等，运动执行装置为灭火机器人，灭火装置为灭火风扇[4]。
由于灭火机器人比赛的场地具有一定的难度且实际火灾模拟度高，故本文的研究以灭火机器人比赛用地为背景场地。本文的研究过程就是如何在机器人身上重现人为灭火的过程，而机器人要想实现灭火的功能可分为以下几步。首先，要在不触碰障碍物（包括墙壁）的情况下在过道进行行走；其次，到达房间门口需要确定房间内是否有火源；再次，在进入房间后到达外部有白线标识的火源区域；然后，启动灭火装置；最后，回到起始位置[5]。
论文共有五章，第一章为绪论部分，详细介绍了灭火机器人的产生背景、研究意义以及发展现状；第二章为总体设计，该部分给出设计目标和方案，给出系统总体的框架，确定系统的硬件组成和软件设计流程，对各部分的芯片进行选择；第三章为硬件电路分析设计，主要包括Arduino控制主板的设计、电源电路设计、外围扩展接口电路设计、电机驱动电路设计以及传感器电路设计等；第四章为系统程序设计，给出了软件系统主要模块功能、主要程序流程图和程序设计，包括系统总体模块、灭火主模块、避障子模块、寻迹子模块设计以及系统主程序设计、灭火主程序设计、避障程序设计、寻迹程序设计；第五章为总结和展望。
2 总体设计