自動(dòng)潔地機(jī)器人的設(shè)計(jì)

張儒雁　林建秋　謝愉光　楊華光　呂集爾

【摘 要】本文開發(fā)了一種基于AT89S51的自動(dòng)潔地機(jī)器人，文章主要介紹了機(jī)器人總體設(shè)計(jì)框架、各組成部分和軟件設(shè)計(jì)的思想，該產(chǎn)品功能完備，噪聲小，能滿足家庭自動(dòng)清掃的功能。

【關(guān)鍵詞】單片機(jī)；傳感器；模式識(shí)別

0 引言

清潔機(jī)器人將機(jī)器人控制方案和吸塵器技術(shù)巧妙地結(jié)合起來(lái)，能自主完成地面環(huán)境的清潔，幫助清潔工作人員擺脫繁重的清潔工作，近年來(lái)已引起相關(guān)研究工作者的高度關(guān)注。

1 潔地機(jī)器人的總體設(shè)計(jì)

整體設(shè)計(jì)任務(wù)是制作一個(gè)潔地機(jī)器人具有自動(dòng)清掃、能避障以及可用遙控控制機(jī)器人進(jìn)行清潔等功能，可以在沒(méi)有人的場(chǎng)景下實(shí)現(xiàn)清潔工作，也能人為通過(guò)遙控器操作其進(jìn)行清潔任務(wù)的機(jī)器人系統(tǒng)。通過(guò)遙控器操控機(jī)該系統(tǒng)的清潔路徑，可以避開障礙物，若某地方灰塵和小件垃圾較多的話可反復(fù)前后行進(jìn)清潔，達(dá)到較好的清掃效果。由遙控器潔地機(jī)器人行進(jìn)速度，可緩慢清掃較臟之處，也可較快清掃較干凈之處，降低地面粉塵濃度，提高效率與節(jié)省能源，當(dāng)室內(nèi)清掃完成后，并用OLED小液晶實(shí)時(shí)顯示室內(nèi)清掃完成。

2 機(jī)器人的組成結(jié)構(gòu)

該清潔系統(tǒng)的主要功能原理框圖如下圖1所示。

2.1 主控單元

主控單元由AT89S51單片機(jī)控制，讓其與其他模塊相結(jié)合，達(dá)到處理傳感器信號(hào)的效果，將處理的信號(hào)控制電機(jī)間接控制機(jī)器人的轉(zhuǎn)向。單片機(jī)I/O口控制信號(hào)控制清掃、吸塵及連接遙控器控制機(jī)器人等工作。紅外壁障傳感器經(jīng)過(guò)電壓比較器LM393輸出高低電平，給單片機(jī)識(shí)別。該系統(tǒng)由12V動(dòng)力聚合物鋰電池供電，LCD顯示相關(guān)工作狀態(tài)。

2.2 傳感器模塊

在潔地系統(tǒng)上設(shè)置光電傳感器，以便讓潔地機(jī)器人在工作進(jìn)行時(shí)由單片機(jī)控制光電傳感器檢測(cè)前方有無(wú)障礙物，若有障礙物，則潔地機(jī)器人轉(zhuǎn)彎后直行前進(jìn)，若無(wú)障礙物，則潔地機(jī)器人直行清掃地面。光電傳感器原理圖如下圖2所示。

2.3 執(zhí)行電機(jī)部分

行進(jìn)電機(jī)采用L298N驅(qū)動(dòng)芯片改變潔地系統(tǒng)的行進(jìn)狀態(tài)，清掃裝置和吸塵器由相應(yīng)繼電器控制，AT89S51的I/O口發(fā)出信號(hào)，繼電器線圈接通電，電機(jī)驅(qū)動(dòng)；在指令結(jié)束后，電機(jī)都停止運(yùn)作。潔地系統(tǒng)的輸入模塊由mp3遙控器組成，可以遙控控制潔地機(jī)器人反復(fù)清掃垃圾或粉塵較多之處直至干凈，降低該處地面粉塵濃度；輸出模塊采用低功耗的1.3寸OLED液晶，實(shí)時(shí)顯示室內(nèi)清掃完成，其顯示指標(biāo)可以達(dá)到清潔機(jī)器人的系統(tǒng)要求。L298N的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的原理圖如圖3所示。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)是為了更好的配合清潔機(jī)器人硬件模塊的工作，我們將其分成單片機(jī)中斷程序和液晶程序，AT89S51片內(nèi)EEPROM的讀寫程序；驅(qū)動(dòng)電機(jī)模塊的操作程序；避免碰撞到障礙物的程序，以及部分控制液晶單元和MP3遙控模塊的程序。主程序的功能是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的初始化。假如在前方無(wú)障礙物時(shí)，系統(tǒng)將按照設(shè)定的線路行進(jìn)工作。本潔地機(jī)器人運(yùn)用來(lái)回式的行進(jìn)方式對(duì)地面進(jìn)行吸塵，機(jī)器人檢測(cè)傳感器相應(yīng)信息監(jiān)測(cè)它所在的方位，而且能進(jìn)行調(diào)整以便保證完成一定面積內(nèi)清潔的任務(wù)。假如在清掃時(shí)遇到障礙物，能按設(shè)置好的工作模式進(jìn)行避障，或者清潔者自己手動(dòng)遙控規(guī)劃清掃路線進(jìn)行工作直到完成室內(nèi)清潔一周。系統(tǒng)的主程序流程圖如圖4所示。

4 結(jié)束語(yǔ)

室內(nèi)的清潔是一項(xiàng)枯燥乏味的重復(fù)性工作。如今國(guó)內(nèi)外清潔機(jī)器人已經(jīng)逐步成為了有市場(chǎng)潛力和研發(fā)前景的家庭智能服務(wù)工具，所以我們?cè)O(shè)計(jì)了這個(gè)潔地機(jī)器人，我們對(duì)潔地機(jī)器人的硬件電路進(jìn)行巧妙制作，并能依靠其工作的不同功能設(shè)計(jì)各個(gè)功能，依靠控制軟件程序?qū)λ鱿嚓P(guān)實(shí)驗(yàn)研究，最終實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)工作穩(wěn)定性高，噪聲小，達(dá)到局部地面的自主或遙控控制清潔的主要設(shè)計(jì)要求。

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[責(zé)任編輯：王偉平]

【摘 要】本國(guó)（本土）的法律傳統(tǒng)與面臨的現(xiàn)代性轉(zhuǎn)向以雙向思維，即平等協(xié)商的方式達(dá)至一種微妙的平衡。東西方法律傳統(tǒng)內(nèi)均有的“為善”、“良知”、“人性”等概念是構(gòu)筑社會(huì)變革模型中的基礎(chǔ)共通性參數(shù)，法律制度如何移植方才能不產(chǎn)生排異反應(yīng)，關(guān)鍵就在于對(duì)本土法律資源的合理使用與激活。制度并不能保證社會(huì)的良性運(yùn)轉(zhuǎn)，處于過(guò)渡期的國(guó)民需要的是對(duì)公平正義的一致信念。

【關(guān)鍵詞】法律移植；本土法制資源；英租威海衛(wèi)；德占膠；民事訴訟

【Abstract】The concepts of benevolence， conscience， humanity and so on， which embody in both western and eastern traditional legal system are the basic commonality parameter to build a social transformation model. The key to transplant legal system without any rejection reaction is to rationally use and activate the locally legal resources. However， the system cannot guarantee the smooth operation of society， but people in transitional period should have unanimous belief of equity and justice.

【Key words】Legal transplant； National traditional legal system； Weihaiwei colony； Jiaoao colony； Civil suit

0 前言

近些年來(lái)，在我國(guó)完善民事訴訟制度的潮流中，法律界在認(rèn)真反思我國(guó)民事司法中的種種缺憾的同時(shí)，普遍將興趣轉(zhuǎn)向了域外的法制資源，希冀借助對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家民訴機(jī)制的吸收與移植，為我國(guó)司法改革注入新鮮血液。不過(guò)，西方國(guó)家的法律制度畢竟發(fā)端于特定的西方社會(huì)，所能發(fā)揮的最大功效也僅限于斯。每一類具體訴訟程序的背后，都蘊(yùn)含著獨(dú)特的人文色彩。如何遴選出符合我國(guó)發(fā)展要求的程序機(jī)制并加以可操作的改造，成為中國(guó)法律人不得不思索的一大難題。頗為微妙的是，百年前的英國(guó)、德國(guó)殖民者們初次進(jìn)入完全陌生且紛繁復(fù)雜的傳統(tǒng)中國(guó)土地時(shí)，也為怎能將與之幾乎格格不入的程序制度植入這典型的鄉(xiāng)土農(nóng)耕社會(huì)而困擾。這里，筆者將以一種逆向的研究視角，即外來(lái)法律制度“本土化”的角度，通過(guò)威海和青島兩地成為租借地時(shí)期的史料分析，解析英德兩國(guó)如何對(duì)向兩地移植的民事訴訟制度作出調(diào)整，得以較為成功地減輕了制度變革的陣痛，順應(yīng)了當(dāng)時(shí)社會(huì)商品經(jīng)濟(jì)發(fā)展的潮流。此前，有必要介紹的是19世紀(jì)英國(guó)、德國(guó)自身也分別經(jīng)歷的一場(chǎng)劃時(shí)代的民事司法革新，即便是遠(yuǎn)離本土的威、膠兩地，民訴法制建設(shè)也深受此次改革的影響。

1 英國(guó)民事訴訟制度在山東租借地的“本土化”進(jìn)程

1.1 19世紀(jì)英國(guó)民事訴訟制度改革簡(jiǎn)介

自19世紀(jì)30年代伊始，老成謀國(guó)的英國(guó)人開始了近一個(gè)世紀(jì)的循序漸進(jìn)的民事司法及訴訟制度改革，逐步確立了一整套完善縝密、可操作性強(qiáng)的民事程序制度。這場(chǎng)改革主要包括以下核心內(nèi)涵，而這些內(nèi)容也幾乎能原封不動(dòng)地從日后英租威海衛(wèi)民事司法體例與民事訴訟中提煉出來(lái)：

1）統(tǒng)一司法權(quán)，規(guī)范各類司法組織，明確劃分各法院管轄權(quán)，避免交叉管轄。成立樞密院司法委員會(huì)總攬大不列顛及北愛(ài)爾蘭聯(lián)合王國(guó)和各海外殖民地、自治領(lǐng)的上訴案件；

2）簡(jiǎn)化訴訟程序，裁汰不必要的訴訟環(huán)節(jié)。廢除令狀制度，起訴材料規(guī)范但力求簡(jiǎn)約。提高法院審判效率，避免案件積壓，但保留重視程序的法治原則；

3）規(guī)定合理的訴訟費(fèi)用，禁止法官及法院職員收受、索取額外費(fèi)用，同時(shí)嚴(yán)懲貪腐行徑。

4）對(duì)書面材料、判決書等要式要求較為寬松，判決內(nèi)常引經(jīng)據(jù)典，形式較為散漫。

經(jīng)過(guò)這次完全的民事訴訟程序的改革，英國(guó)的民事司法制度步入了一個(gè)蘊(yùn)含自由民主平等思想的新時(shí)代，基本完成了民事法律制度的現(xiàn)代化。這也讓法治觀念真正深入社會(huì)生活。誕生于改革的現(xiàn)代化的司法機(jī)制為英國(guó)民主制度的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，而這次改革的余暉，也不遺余力地照耀在遠(yuǎn)在天涯的威海衛(wèi)。

1.2 英租威海衛(wèi)時(shí)期的民事訴訟制度簡(jiǎn)述與比較分析

總體而言，英租時(shí)期的威海衛(wèi)內(nèi)存在著一種二元法律體制，區(qū)別于英國(guó)本土的普通法與衡平法分立的二元法律結(jié)構(gòu)，該制度包含著一些無(wú)奈的因素，這并非是一個(gè)刻意設(shè)計(jì)、精巧計(jì)算的結(jié)果，而是“徘徊于東西方之間”①的產(chǎn)物。本性趨于保守的英國(guó)人不大可能也沒(méi)有必要強(qiáng)行推行不切實(shí)際的法制，這樣可能帶來(lái)的社會(huì)動(dòng)蕩與大英帝國(guó)聲譽(yù)掃地的隱患更值得擔(dān)心。所幸的是，這套二元體制成功地完成了它的任務(wù)，它不僅維系了當(dāng)?shù)氐姆€(wěn)定，更是促進(jìn)了威海港商品經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各位行政長(zhǎng)官頗受愛(ài)戴，大英帝國(guó)的名譽(yù)也沒(méi)有受到任何沖擊。

1.2.1 民事司法組織與司法人員

1901年英國(guó)設(shè)立威海行政公署，做為租借地最高管理機(jī)構(gòu)。行政公署下設(shè)正副華務(wù)司作為行使司法權(quán)的主要機(jī)關(guān)，其中正華務(wù)司主管審理民事案件，亦分管財(cái)政、民政、文案、獄政等行政事務(wù)，且正副華務(wù)司長(zhǎng)官同時(shí)兼任南北兩大行政區(qū)行政長(zhǎng)官。從英國(guó)法制在威海衛(wèi)“本土化”的角度，這套體制始終帶著源自英國(guó)的烙印，19世紀(jì)的英國(guó)本土司法改革的一點(diǎn)核心內(nèi)容即是統(tǒng)一司法權(quán)，建構(gòu)司法的中央集權(quán)制度，分明法院管轄權(quán)限，法院體系結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，同時(shí)對(duì)法官素質(zhì)的要求也頗高。行政與司法權(quán)集中于長(zhǎng)官一人之手，司法并不獨(dú)立與行政政治，或多或少承擔(dān)著維系社會(huì)穩(wěn)定的職能。

2.2.1 民事司法組織與司法人員

德國(guó)人登陸之初，即在膠澳灣地區(qū)設(shè)立了區(qū)公所這一極富殖民色彩的司法體制。與該制度所配合的是，膠澳總督在1898年5月即宣布膠澳境內(nèi)“中國(guó)法律照舊施行，以治華人”。一份落款為1898年4月15日的文件顯示，租借區(qū)以內(nèi)在青島李村兩處設(shè)立地方官署，專理華人詞訟。區(qū)公所的行政長(zhǎng)官由德國(guó)人擔(dān)任，據(jù)1898年度的《膠澳發(fā)展備忘錄》所載，三名德國(guó)見習(xí)翻譯到達(dá)青島，首先完成語(yǔ)言訓(xùn)練。他們同時(shí)審理華人的民事與刑事案件，職權(quán)近似于德國(guó)正式法庭和陪審法庭。行政長(zhǎng)官在宣誓就職時(shí)，要發(fā)誓成為一名“妥善之地方官也”。此外，區(qū)公所在受理的案件上也有嚴(yán)格的限制，只能受理民事中訴訟標(biāo)的額小的或者承擔(dān)刑事責(zé)任較輕的案件，其余則要?dú)w膠澳皇家法院受理。民事訴訟中物產(chǎn)錢債則管至二百五十元，如果在二百五十元以上則要?dú)w膠澳皇家法院受理。值得注意的是似乎德國(guó)人對(duì)如何在具體程序操作中治理遠(yuǎn)東的這片土地基本達(dá)成了一項(xiàng)共識(shí)，“在許多事務(wù)上，法律要考慮當(dāng)?shù)氐年P(guān)系，因此只能在這里起草和征求意見，而不是在本國(guó)?！?/p>

2.2.2 一般訴訟流程

在德租膠澳灣地區(qū)的訴訟制度中非常明顯地被打上了其本國(guó)的1877年《帝國(guó)訴訟法》核心內(nèi)核的烙印，膠澳皇家法院自不用多敘，但即使是在為華民而設(shè)的區(qū)公所，所體現(xiàn)的言辭主義也比較明顯。如除特殊情況下，當(dāng)事人不得在訴訟過(guò)程中委托全權(quán)代表，須親自出庭應(yīng)訴；審判結(jié)果公開，區(qū)公所的行政長(zhǎng)官對(duì)于處以監(jiān)禁三個(gè)月、笞責(zé)、罰金至五百元或單罰或連罰并可驅(qū)逐出境外，所處判決須向被告人公開宣告，讓被告人知悉判決。對(duì)于判決書要裝訂卷宗，并且把證人證詞等書面法律文件錄入卷宗；保障當(dāng)事人不服判決時(shí)的上訴權(quán)，不過(guò)該項(xiàng)權(quán)利受行政長(zhǎng)官的限制；民事訴訟中，對(duì)誣告者實(shí)行反坐，一般處以罰款或勞役。另外，所有涉及到可能罰款的案件都需要繳納“堂費(fèi)”，即所謂的訴訟費(fèi)，對(duì)于涉及到金錢的案件，原告須預(yù)交訴訟費(fèi)，訴訟費(fèi)按照所控?cái)?shù)額的百分之二收取，但是膠澳皇家法院至少以十元為限，區(qū)公所以一元為限。由敗訴方承擔(dān)訴訟費(fèi)用，其賠還原告并且區(qū)公所的行政長(zhǎng)官有權(quán)減免當(dāng)事人所應(yīng)當(dāng)繳納的訴訟費(fèi)。

德意志帝國(guó)在膠澳灣地區(qū)成功地建立起了一套成功的“現(xiàn)代化”民事訴訟法制模式，反向而言即是使膠澳地區(qū)較為成功地接受了德意志本土民事訴訟制度，日耳曼人借鑒了他們自身繼受羅馬法的經(jīng)驗(yàn)，不急于清除當(dāng)?shù)氐脑械姆芍贫扰c社會(huì)規(guī)范的同時(shí)，積極主動(dòng)地探尋一種能順應(yīng)當(dāng)?shù)厣唐方?jīng)濟(jì)發(fā)展、適應(yīng)同化華民的新的法律秩序，也通過(guò)社會(huì)政策抵消民眾對(duì)殖民行徑的反感，更主要的是由于德國(guó)對(duì)膠澳灣的高投入極大地刺激了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展，迫不及待地投身工商業(yè)發(fā)展的人們對(duì)訴訟程序高效的渴求甚至超過(guò)了公正本身，在商品經(jīng)濟(jì)的大潮中傳統(tǒng)社會(huì)土崩瓦解，一套全新的法律體系需要與社會(huì)磨合的時(shí)間較少?？v然如此，德國(guó)殖民當(dāng)局還是因其較為嚴(yán)厲的統(tǒng)治手腕，殘酷的殖民掠奪，對(duì)華人的歧視態(tài)度在歷史上留下了毀譽(yù)參半的名聲。殖民色彩濃厚的法律制度，勢(shì)必與歷史大潮相悖，縱然再“進(jìn)步科學(xué)”，終究不能獲得真正的認(rèn)可。

3 啟示與借鑒

英、德殖民當(dāng)局清醒地意識(shí)到強(qiáng)行將外來(lái)的民事訴訟法律制度嫁接至傳統(tǒng)鄉(xiāng)土社會(huì)的結(jié)局必然是民眾作為或不作為的抵制，祖祖輩輩接受“禮治”思想的傳統(tǒng)中國(guó)國(guó)民并不在乎甚至不會(huì)察覺(jué)所謂“程序正義”，一個(gè)合理的、符合皇帝圣諭與道德倫常的判決對(duì)于他們而言即是滿意的結(jié)果。費(fèi)孝通先生如此描繪道：生于斯、長(zhǎng)于斯、死于斯的社會(huì)所信賴的是公認(rèn)合式的行為規(guī)范，而維持“禮”這一行為規(guī)范的是社會(huì)所積累的經(jīng)驗(yàn)——傳統(tǒng)。德國(guó)與英國(guó)發(fā)覺(jué)這一關(guān)鍵后做出了不同的對(duì)策，雄心勃勃的德國(guó)人向膠澳灣投注了大量資金與人力后掀起當(dāng)?shù)刭Y本主義經(jīng)濟(jì)發(fā)展的狂潮，在商品經(jīng)濟(jì)與雇傭勞動(dòng)將傳統(tǒng)鄉(xiāng)土社會(huì)連同傳統(tǒng)行為規(guī)范沖擊得體無(wú)完膚后，推出一整套合理高效的訴訟體制，并將“西人”與華民分而治之，從而巧妙地用一次劇烈且全面的社會(huì)變革化解了當(dāng)?shù)鼐用駥?duì)新的法律制度的抵觸。而資金、人力投入都相對(duì)較少的英租威海衛(wèi)，治理殖民地經(jīng)驗(yàn)豐富英國(guó)人選擇了順應(yīng)鄉(xiāng)土社會(huì)及其行為規(guī)范的方式，拾起中國(guó)的驚堂木與殺威棒，以村董制借助氏族長(zhǎng)老的權(quán)威治理地方，在訴訟過(guò)程中重視調(diào)解，在判決中加入道德教化，在東西方之間保持著微妙的平衡，奠定了威海衛(wèi)三十余年平穩(wěn)安定的社會(huì)基調(diào)。從法律移植的宏觀維度層面觀察，二者殊途同歸。

本國(guó)（本土）的法律傳統(tǒng)與面臨的現(xiàn)代性轉(zhuǎn)向以雙向思維，即平等協(xié)商的方式達(dá)至一種微妙的平衡。概括而言，是用本國(guó)國(guó)民能夠接受的傳統(tǒng)方式表現(xiàn)現(xiàn)代的法治精神，當(dāng)這種精神被完全領(lǐng)悟后再對(duì)之做出以現(xiàn)代形態(tài)的表達(dá)。這種循序漸進(jìn)的方式成本低廉，產(chǎn)生的社會(huì)陣痛感相對(duì)較輕。一個(gè)有遠(yuǎn)見并不斷發(fā)展的民族不會(huì)害怕社會(huì)變革。轉(zhuǎn)型期，新的經(jīng)濟(jì)、政治、社會(huì)因素的涌現(xiàn)時(shí)常挑戰(zhàn)相對(duì)滯后的法律，若法律不因時(shí)而變，社會(huì)中機(jī)會(huì)型違法將與日俱增，傳統(tǒng)的道德因素也將受到質(zhì)疑，這對(duì)一個(gè)民族的精神內(nèi)核來(lái)說(shuō)無(wú)疑是一種不可逆的破壞。然而若其他國(guó)家或地區(qū)也曾經(jīng)受過(guò)類似的考驗(yàn)，那么充分借鑒相關(guān)經(jīng)驗(yàn)則顯得尤為重要。但單純地制度移植不能解決根本問(wèn)題，最初受到變革挑戰(zhàn)的國(guó)家并無(wú)先例可循，人類先輩的探索勢(shì)必是以其所處時(shí)空維度的社會(huì)土壤、文化元素為參考，借鑒并接受的僅僅是一種創(chuàng)造性思路。當(dāng)然東西方法律傳統(tǒng)內(nèi)均有的“為善”、“良知”、“人性”等概念則是構(gòu)筑社會(huì)變革模型中的基礎(chǔ)共通性參數(shù)，但法律制度如何移植方才能不產(chǎn)生排異反應(yīng)，關(guān)鍵就在于對(duì)本土法律資源的合理使用與激活。

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注釋：

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[責(zé)任編輯：王偉平]