机器人课设论文机器人探测和避障设计.docx

机器人课程设计论文题 目：机器人探测和避障设计 院 系： 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 论文提交日期：目录基于单片机的智能避障小车设计2第一章 总体设计方案31.1设计要求31.2系统设计方案31.3总体设计41.4功能说明4第二章系统硬件设计62.1驱动安装和ISP下载62.2 胡须触觉导航72.3 红外探测导航9第三章 系统软件设计123.1 Keil uVision2 IDE 集成开发环境123.2 触须导航的单片机程序123.3 红外探测避障导航的单片机程序143.4 软件调试17第四章 结束语19致谢19基于单片机的智能避障小车设计摘要：自第一台工业机器人诞生以来，机器人的发展已经遍及机械、电子、冶金、交通、宇航、国防等领域。近年来机器人的智能水平不断提高，并且迅速地改变着人们的生活方式。人们在不断探讨、改造、认识自然的过程中，制造能替代人劳动的机器一直是人类的梦想。机器人要实现自动导引功能和避障功能就必须要感知导引线和障碍物，感知导引线相当给机器人一个视觉功能。避障控制系统是基于自动导引小车（AVG—auto-guide vehicle）系统，基于它的智能小车实现自动识别路线，判断并自动避开障碍，选择正确的行进路线。使用传感器感知路线和障碍并作出判断和相应的执行动作。该智能小车可以作为机器人的典型代表。它可以分为三大组成部分：传感器检测部分、执行部分、CPU。机器人要实现自动避障功能，还可以扩展循迹等功能，感知导引线和障碍物。可以实现小车自动识别路线，选择正确的行进路线，并检测到障碍物自动躲避。基于上述要求，传感检测部分考虑到小车一般不需要感知清晰的图像，只要求粗略感知即可，所以可以舍弃昂贵的CCD传感器而考虑使用价廉物美的红外反射式传感器来充当。智能小车的执行部分，是由直流电机来充当的，主要控制小车的行进方向和速度。考虑到实际情况，本文选CPU使用STC89C52单片机，配合软件编程实现。本次设计的简易智能避障小车，采用AT89S52单片机作为小车的检测和控制核心；采用IR LED发射红外光照射机器人前进道路，通过红外检测器检测反射回来的红外光，来判断前方是否有障碍物，给微控制器发送一个信号；采用三极管控制IR LED红外线的发射。AT89S52单片机基于传感器的输入控制伺服电机的驱动脉冲和探测，进而使小车按照预定的工作模式在各区域按预定的速度行驶，完成检测、避开障碍物等动作。单片机选择的工作模式不同，小车在封闭轨道内行驶的状态也不同。本设计结构简单，较容易实现，但具有高度的智能化、人性化，一定程度体现了智能化。关键词：智能车 AT89S52单片机 传感器 IR LED红外探测器 第一章 总体设计方案1.1设计要求利用多传感器技术，实现对机器人的轨迹规划及控制。具体为：控制机器人在规划的场地内避开障碍物走遍整个场地，场地长1.8m、宽1.5m，场地四周为高0.3m的挡板。在小车行驶过程中，红外传感器一直启动，对前方路况进行检测，当检测到障碍物时，小车自动后退、左转，当小车转过后，还是一直检测前方道路是否有障碍，若无障碍，向前行驶。1.2系统设计方案根据要求，确定如下方案：在现有小车基础上，加装红外检测器，实现对小车的前方障碍物实时检测，并将测量数据传送至单片机进行处理，然后由单片机根据所检测的各种数据实现对电动车的智能控制。这种方案能实现对电动车的运动状态进行实时控制，控制灵活、可靠，精度高，可满足对系统的各项要求。采用单片机作为整个系统的核心，用其控制行进中的小车，以实现其既定的性能指标。充分分析我们的系统，其关键在于实现小车的自动控制，而在这一点上，单片机就显现出来它的优势——控制简单、方便、快捷。这样一来，单片机就可以充分发挥其资源丰富、有较为强大的控制功能及可位寻址操作功能、价格低廉等优点。根据这些分析,我选定了AT89S52单片机作为本设计的主控装置，52单片机具有功能强大的位操作指令，I/O口均可按位寻址，程序空间多达8K，对于本设计也绰绰有余，更可贵的是52单片机价格非常低廉。在综合考虑了传感器、两部电机的驱动等诸多因素后，我们决定采用一片单片机，充分利用AT89S52单片机的资源。方案一：通过胡须导航。机器人用它的一根或者两根胡须探测障碍物。一旦胡须探测到障碍物，调用第三章中的导航程序和子程序使小车倒退或者旋转，然后再重新向前行走，直到遇到另一个障碍物。方案二：通过红外导航。本次小车使用一台AT89S52单片机作为主控芯片，采用IR LED发射红外光照射机器人前进道路，通过红外检测器检测反射回来的红外光，来判断前方是否有障碍物，给微控制器发送一个信号，控制伺服电机驱动脉冲和探测并且拐弯，以避开障碍物。在避开障碍物后，小车会沿直线前进。驱动轮由舵机直接驱动，驱动传