走迷宫机器人——控制系统的设计

走迷宫机器人——控制系统的设计

上海交通大学：钱真彦（F9903406班）苏稚英（F9903501班）

摘要

走迷宫机器人主要是基于自动导引小车（AGV——auto-guided vehicle）的原理，实现小车识别路线，判断并自动规避障碍，选择正确的行进路线。导引方式采用与地面颜色有较大差别的导引线，使用反射式光电传感器感知导引线，障碍判断采用机械式传感器。驱动电机采用直流电机，电机控制方式为单向PWM开环控制。控制核心采用51单片机，控制系统与电路用光耦完全隔离以避免干扰。控制上采用分时复用技术，仅用一块单片机就实现了信号采集，路线判断，电机控制。该技术可以应用于无人工厂，仓库，服务机器人等领域。

总体规划

对于走迷宫小车控制系统设计主要有三个方面：一、控制电路设计；二、传感器选择以及安放位置设计；三、程序设计。从总的方面来考虑，传感器的使用数量应该尽量少以减少单片机的信号处理量，但是又必须能使小车行驶自如。控制电路要根据选用的电机和传感器来设计，主要考虑稳定性，抗干扰性。

一、电路设计

控制电路主要有电机驱动电路，单片机接口电路，电源电路三个部分。考虑到电机的起动电流和制动时比较大，会造成电源电压不稳定容易对单片机和传感器的工作产生干扰，所以，电机驱动电路和单片机以及传感器电路用光耦隔离。传感器的电源直接使用24V蓄电池，单片机的电源则通过7805将24V电源转换到5V。这里主要对驱动电路进行一下介绍：

小车使用24V直流电机，对于这种小功率直流电机的调速方法一般有两种。

（1）线性型

使用功率三极管作为功率放大器的输出控制直流电机。线性型驱动的电路结构和原理简单，成本低，加速能力强，但功率损耗大，特别是低速大转距运行时，通过电阻R的电流大，发热厉害，损耗大。

（2）脉宽调制

另外一种是较常用的脉宽调速（PULSE WIDE MODULATION——PWM），这种调速方式有调速特性优良、调整平滑、调速范围广、过载能力大，能承受频繁的负载冲击，还可以实现频繁的无级快速启动、制动和反转的等优点。

因此决定采用PWM方式控制直流电机。PWM调速分为双向式和单向式两种

①双向式

图一即为较常用的PWM调速电路，在一个脉冲周期内(T=Ta＋Tb)，T1和T3导通的时间为Ta，T2和T4导通的时间为Tb，这样在Ta这段时间内，电机通过的是正向电流，在Tb这段时间内为反相电流。当Ta=Tb时电机停转，Ta>Tb时电机正转，Ta

图一

②单向式

单向式的电路更双向式相同。不同的是，在电机正转时，Tb这段时间内不通过反向电流，电机反转时，Ta内不通过正向电流。其调速原理基本与双向式相同。单向式与双向式相比，三极管的开关频率少一半，比较不容易发生上下三极管导通而造成电源短路的情况,故可靠性有所提高，但控制性能比双向式稍差。外特性、低速性能也不如双向式好。

图二图三

如上左图所示为双向式调速方式下速度与占空比关系曲线，右图为单向式调速方式曲线。综合以上两种方式的优缺点，并考虑到走迷宫机器人对调速精度不太高，以及省电，器件损耗等各方面因素，决定采用单向式PWM。考虑到编程时可能会产生使T1、T2、T3、T4都导通的情况，以至电源短路，烧毁器件。为避免出现这种情况，设计了图四所示的电路。此电路只用一个三极管控制电路的通断，用四个继电器控制电流的流向，从而控制电机的转向。这样无论如何，都不会出现因编程原因而造成电源短路的情况。

由于采用单片机控制电机，如果单片机的电源采用与电机同一电源，虽然经过稳压、滤波，但是单片机仍然容易受到电机以及继电器的干扰，为了避免干扰，采用光电隔离，单片机和电机采用两套电源。如图二红色方框所示，4N26光耦一般需要2mA以上的驱动电流，由于单片机的输出电流只有几百微安，故需要先接74LS245或者接一个三极管增加驱动能力（74LS245的高电平驱动能力为15mA）。光耦的输出再接给达林顿管，考虑到电机的短路电流有2A，故选用TIP132型号的达林顿管（允许通过的最大瞬时电流为8A）。另外在达林顿管的C极和电源的正极之间接一个耐流为2A的二极管（蓝色方框中），这样在关断电源后，使继电器反相，可以让电机放电，这样小车不至于因为惯性而滑行太远（实验证明，如果不加二极管，同样的初速度，小车要在断电后继续前进20－30cm，如加了二级管则只要继续前进10cm左右）。

考虑到走迷宫机器人对电机转速，距离控制的要求不高，为了简化程序和外接电路，所以没

有考虑采用闭环PWM控制，用开环PWM控制就可以实现小车的功能。

图四

二、传感器：

1、传感器的选择：

小车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，感知导引线相当与给小车一个视觉功能。实现机器人的视觉功能有多种方式，有使用CCD摄像头进行图象采集和识别方法，但是此方法，在资金上耗费较多，而且还牵涉到图象采集，图象识别等领域，为了简单起见，使用多个反射式光电传感器。反射式光电传感器的光源有多种，有来自于红外发光二极管，普通发光二极管，以及激光二极管，前两种光源容易受到外界光源的干扰，而激光二极管发出的光的频率较集中，传感器只接收很小个频率范围内的信号，不容易被干扰。对于障碍物的检测方面，可以使用超声波传感器，效果也较好，但相比之下，用机械式的传感器（微动开关）价格便宜，使用方便，无需提供电源。

图五

2、传感器安放位置

（1）机械传感器：

放置在小车的最前端，当小车碰到障碍物后者墙壁时，机械传感器就能给单片机一个中断信

号，通知单片机遇到障碍，需要改变方向。

（2）光电传感器摆放位置：（如图六）

中间四个传感器用来检测小车是否走偏，前面两个用来判断小车是否到达路口，后面两个用

于转弯时，小车的位置调整。

图六

下表列举了几种主要传感器输入情况：

三、程序设计

主程序主要起到一个导向和决策功能，决定什么时候小车该做什么。小车各种功能的实现主要通过调用具体的子程序。子程序有以下几个：

（1）检测光电传感器子程序：根据需要直接从端口读取即可，不过为了防止出现干扰和错误信号，采用延时读取的方法，即在第一次读取后延时一段时间再读取，如果第二次读取的信号和第一次的不一样，则说明可能存在干扰信号，就重新读取并比较，直到两次读取的信

号一致为止。

（2）行走路线子程序：用于设定行走路线。

（3）PWM子程序：用于控制马达转速。89C51芯片没有PWM输出功能，需要通过编程实现。为了在输出PWM波时，单片机仍能执行其他程序，可以利用单片机内部的定时器溢出中断来实现。占空比占用一个字节的RAM，占空比D=N/256。

（4）判断路口子程序：对传感器的输入值进行判断，以判断是否到达路口。

（5）延时子程序：定时功能。

（6）转弯子程序：当小车到达岔口并需要转弯时调用此程序。主要让小车在到达需要转向的路口时减速，调整位置，转向，然后继续前进。

（7）走直线子程序：小车在直导引线行驶时的调整程序。根据中间的四个光电传感器的反馈值来判断小车偏离导引线的距离，并根据偏离距离的不同，对电机进行调速，使左右电机有差速，以实现对小车的偏离进行调整（脉宽调速是使用单片机内部中断产生周期约为8ms 的方波，通过改变高电平的宽度来进行改变电机的转速）。如图六所示，下半张是小车偏离导引线的情况，此时左轮减速，直到小车图六的2、3号传感器再次检测到导引线，即上半张图的情况，虽然此时小车回归导引线，但是小车的行进方向与导引线并不平行，小车仍会再次偏离，这样下去小车的行驶路线就变成了S型曲线，而且弧度会越来越大最终脱离导引线，因此如果小车出现偏离，就做下标记，当小车行驶回导引线时（中间四个光电的值为0110），调用一个调整子程序，根据前次小车偏离的程序，进行不同程度的调整。也就是在小车回归导引线的时候让（如图中的情况）右电机停转一端时间，使小车的行驶方向纠正回来，与导引线平行。

以下是主程序的流程图：

四、走迷宫策略：

如果迷宫不太复杂，且主要为纵横方向的直线，可采用让小车在路口始终左转或者始终右转的方法走迷宫，也就是让小车沿迷宫的边沿走，只要在出口处放置一个标记，让小车用光电传感器识别即可。

另外也可以让小车在每个路口处记录下支路数，以及已经走过的支路，如果此路口不通，退回选择没有走过的支路。这样最终也能走处迷宫。

附录

参考文献：

[1]胡汉才编著。单片机原理及接口技术。北京：清华大学出版社，1996年。

[2]钟约先，林亨编著。机械系统计算机控制。北京：清华大学出版社，2001年。

[3]王彦平，任延群，危胜军等编著。PROTEL99电路设计指南。北京：清华大学出版社，2000年。

智能机器人走迷宫比赛规则

智能机器人走迷宫比赛规则 一、任务 制作一个由计算机程序控制的机器人，在一间模拟平面结构的房间里运动，由“H”为起点访问指定房间。 二、标准 1、模拟平面结构的房间和特性 机器人走迷宫比赛的场地平面结构示意图见《规则附件》，最终比赛场地以当天现场提供为准。 示意图中的尺寸供练习和实践时参考，竞赛场地的实际尺寸与示意图给定尺寸基本相同，但允许有1cm范围内制作误差。 模拟房间的墙壁33cm高，材质为木板。墙壁为白色。竞赛场地的地板为黑色的光滑木制表面。地板可以有接口，但接合处平整并是同样的黑色。场地的平整度要求，只要机器人可以处理0.3cm的不连续区域就可以。竞赛场地模拟房间里整体地面是水平的，没有斜坡和楼梯。 房子中，所有的走廊和门口宽都不小于46cm。门口并没有门，在地面上用一条2.5cm宽的白线表示房间入口。 竞赛场地的地板是黑色的。 机器人将从示意图中一个标有“H”的正方形开始，代表起始位臵。实际竞赛场地中代表起始位臵的白色正方形是实心的，并不标记“H”。 代表起始的位臵为30cm×30cm边长的白色正方形，正方形的对角线交点将设在46cm走廊的纵向中心线上。 竞赛场地示意图中在代表起始位臵的正方形左侧的墙壁没有标注缺口。竞赛场地这一部分墙壁可以移开，让参赛者比较方便地设臵机器人。机器人也可以用一些装臵来校正机器人在正方形中的位臵。机器人必须在白色正方形中启动。一旦启动，它可以在比赛场地中向所希望的横向或纵向运动。 2、照明设备 竞赛场地周围将尽量使用冷光源，且光线强度适中、均匀。但最终照明等级在比赛时才能确定。参赛者在比赛的当天有时间了解周围的灯光等级及标定

喷漆机器人控制系统方案设计

喷涂机器人控制系统初步方案 一、控制系统组成框图 本控制系统采用了以PC104为核心，以步进电机驱动网为低层控制通道的开放式控制器。下图是整个控制系统的组成框图。

二、PC104模块选型 采用PC104是因为它有如下特点：结构小巧紧凑, 仅96 mm ×90 mm面积内集成了PC 机所有功能；采用自栈接的母线结构，级联牢固，易于扩充；整机功耗低；兼容性好，可以借鉴PC机成熟技术；外设丰富，应用简单。 本控制系统PC104模块选用研华PCM-3343F。其组成如下：核心模块DM&P V ortex86DX 的高性能低功耗CPU 模块，CPU 速度1.0 GHz，带有浮点运算单元，在板集成了256MB DDR2 SDRAM（最大可支持512MB）、显示控制器（支持LCD显示，最高分辨率为1024×768），以太网控制器等。带有PA TA硬盘接口1个，PC104扩展插槽1个，KB/MS插槽1个，USB2.0接口4个，16位GPIO口，RS-232接口3个，RS-232/422/485接口1个。 选择该嵌入式主板时，应注意： 1）购买时，要求将系统内存升级到512MB； 2）购买时，要求配齐以下配件： ①键盘及鼠标的接口线共2根（编号及图片如下）； p/n: 1703060053p/n: 1700060202 ②VGA接口线1根（编号及图片如下）； p/n: 1700000898

③US B×2接口线1根（编号及图片如下）； p/n: 1703100260 ④RS-232×2接口线1根（编号及图片如下）； p/n: 1701200220 ⑤RS-422/485接口线1根（编号及图片如下）；p/n: 1703040157 ⑥IDE接口线1根（编号及图片如下）； p/n: 1701440350 ⑦外接Li电池1个（编号及图片如下）； p/n: 1750129010

智能聊天机器人

智能聊天机器人（小黄鸭）软件开发 课程名：模糊系统 小组成员：曹杰何敢谢新明 任课教师：於世为

目录 目录 ............................................................................................. 错误！未定义书签。 一、小黄鸭的背景 (2) 二、小黄鸭的原理 (2) 2.1 训练 (2) 2.1.1分词方法 (2) 2.1.2词库设计 (3) 2.2 匹配 (4) 三、属于自己的小黄鸭制作（简要步骤+截图说明） (6) 3.1 代码编写 (6) 3.2构建运行环境 (6) 3.3申请获取官方API Key (6) 3.4生成项目 (6) 3.5修改源代码 (6) 3.6修改项目其他项 (6) 四、文档附件说明 (7) 五、小黄鸭代码（含小组接口设计） (12) 5.1 AboutBox1.cs文件 (12) 5.2Form1.cs文件 (13) 5.3Program.cs文件 (17) 5.4 Simjosn.cs文件 (22) 5.5 AssemblyInfo.cs文件 (23) 5.6 AboutBox1.Designer.cs文件 (23) 六、总结 (29) 、

一、小黄鸭的背景 小黄鸭是根据人人网上的小黄鸡为模板，而进行的一个开发，小黄鸭与小黄鸡应该来说是一样的，小黄鸭智能聊天机器人也是一样采用通过调用韩国智能聊天机器人Simsimi的数据库来，当然，前提是获取到了网络接口（这个应该很容易），进而实现计算机和软件之间的通信 二、小黄鸭的原理 AI聊天机器人小黄鸡的工作可以被分成两个部分：训练+匹配。（其实很多AI的东西都可以被这么划分，比如人脸识别，语音识别等等） 2.1 训练 Simsimi中的“教学”，就是训练的过程，目的在于构建或是丰富词库。 流程描述如下： S1：用户通过教学界面向系统提出一个话题与相应应答； S2：系统对该话题进行分词，判断该话题在系统知识库中应存放的位置； S3：在系统知识库中添加该话题及相应应答。 可以看到，这里涉及到两个问题：给出一个话题，系统是如何分词的？词库要如何设计才能又快又准地应答？ 2.1.1分词方法 有人认为我教小黄鸭“埃菲尔铁塔上45度角仰望星空”回答是“呵呵”，那下次它再看到“埃菲尔铁塔上45度角仰望星空”整句话的时候才会有相应回答。但实际上，下次只要它看到“埃菲尔铁塔”就会“呵呵”了好嘛。 这是因为聊天机器人的存储并不以句子为单位（那样太费时费空间），而是以词。于是，分词，几乎成为聊天机器人的核心。 英文分词好说，人家用空格什么的就搞定了，但中文不一样，对于一句话，人们可以用自己的认识区分词语，而机器人要怎么做，就是中文分词算法的研究范畴了。

信息技术《机器人走迷宫》教案

信息技术《机器人走迷宫》教案 中学信息技术《机器人走迷宫》教案 第15课机器人走迷宫 【教学目标】 1．知识与技能 ◆学习红外传感器，完成机器人走迷宫； ◆理解机器人走迷宫的策略； ◆学会编写机器人迷宫程序流程图； ◆掌握子程序及复杂程序的编写。 2．过程与方法 ◆通过视频播放机器人走迷宫，激发学生兴趣； ◆通过教师讲解左右手走，培养学生的编程思维； ◆通过让学生自己动手编程、调试，体会成功的乐趣。 3．情感态度与价值观 ◆通过制作走迷宫的机器人，培养学生的想像力和创造力； ◆培养学生积极探索、敢于实践、大胆创新的精神和意识。 【教法选择】 任务驱动、自主探究、分组协作。 【教学重点】

1．理解机器人走迷宫的策略； 2．学会如何编写机器人走迷宫的流程图。 【教学难点】 1．机器人行走方向的判断； 2．掌握子程序及复杂程序的编写； 3．红外传感器在实际生活中的多元运用。 【教学过程】 一、创设情景，导入新课 教师活动 1．设置情景：欣赏走迷宫的机器人视频； 2．引人课题：引导学生分析机器人走迷宫的原理，观察走迷宫机器人中运用到的知识，引出本堂课的任务。 学生活动 欣赏视频，所学知识的整理和回顾，明确学习目标。 二、展现目标，引入任务 教师活动 实例讲解机器人走迷宫的原理及左、右手走：如果一个人在漆黑的迷宫场地中寻找出口，怎么才能走出迷宫呢?一般地，人会通过手的触摸寻找行走路线，沿迷宫的围墙的某一侧行走可以使机器人走遍迷宫的每个地方，这是走迷宫的一般方法。由于场地漆黑，粮据两手获得的墙壁触摸信息可以做出判断，我们称沿左侧行走的方法为左手走，称沿右侧

行走的方法为右手走。让机器人假设按左手法则行走，用左手去摸索左侧的墙壁，以确定前进的方向，同时右手伸向前方，避免在前进的过程中撞到前方拐弯处的墙上。 学生活动 通过观察和教师的讲解，了解机器人走迷宫的策略。 三、自主学习，任务探究 教师活动 1．布置学习任务一(走迷宫策略——左右手走) 阅读教材，根据教师所讲解的内容以及自主理解，强化对左右手走的理解。 2．指导学生以小组为单位，进行探究式协作学习，完成搭建走迷宫机器人，鼓励完成快的同学当小组长，辅导制作有困难的学生。 3．布置学习任务二(走迷宫程序的设计及子程序的引入) 通过分析“走迷宫机器人"的程序以及观察流程图，小组讨论出程序设计的意图，并独立完成程序的再设计。 对“子程序"概念的归纳及讲解，为学生整理一下编程思路。 学生活动 1．结合教材完成任务一。在练习过程中，完成快的同学辅导制作有困难的同学； 2．结合教材完成任务二。在实践过程中，收集出各组

机器人控制系统设计(毕业设计)文献综述

一、前言 1.课题研究的意义，国内外研究现状和发展趋势 1.1课题研究的意义 随着机器人在工业装配线的应用越来越广泛，工业环境对其控制系统的要求也越来越高，所以开放式机器人控制系统的设计具有工程实际意义。 课题以一四自由度关节型机器人研制为背景，设计机器人运动控制系统的硬件电路和软件结构，对机器人的运动控制电路进行设计，实现机器人按照预定轨迹或自主运动控制功能。 在机械工业中，应用机械手的意义可以概括如下： ①以提高生产过程中的自动化程度 应用机械手有利于实现材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化的程度，从而可以提高劳动生产率和降低生产成本。 ②以改善劳动条件，避免人身事故 在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空间狭窄的场合中，用人手直接操作是有危险或根本不可能的，而应用机械手即可部分或全部代替人安全的完成作业，使劳动条件得以改善。 ③可以减轻人力，并便于有节奏的生产 应用机械手代替人进行工作，这是直接减少人力的一个侧面，同时由于应用机械手可以连续的工作，这是减少人力的另一个侧面。因此，在自动化机床的综合加工自动线上，目前几乎都没有机械手，以减少人力和更准确的控制生产的节拍，便于有节奏的进行工作生产 随着机器人技术的发展，机器人应用领域的不断扩大，对机器人的性能提出了更高的要求，因此，如何有效地将其他领域（如图像处理、声音识别、最优控制、人工智能等）的研究成果应用到机器人控制系统的实时操作中，是一项富有挑战性的研究工作。而具有开放式结构的模块化、标准化机器人，其控制系统的研究无疑对提高机器人性能和自主能力，推动机器人技术的发展具有重大意义。 1.2国内外研究现状和发展趋势 随着机器人控制技术的发展，针对结构封闭的机器人控制器的缺陷，开发“具有开放式结构的模块化、标准化机器人控制器”是当前机器人控制器的一个发展方向。近几年，日本、美国和欧洲一些国家都在开发具有开放式结构的机器人控制器，如日本安川公司基于PC开发的具有开放式结构、网络功能的机器人控制器。我国863计划智能机器人主题也已对这方面的研究立项。 由于适用于机器人控制的软、硬件种类繁多和现代技术的飞速发展，开发一个结构完全开放的标准化机器人控制器存在一定困难，但应用现有技术，如工业PC

《机器人走迷宫》教学设计

《机器人走迷宫》教学设计 一、教学目标 1．知识与技能 学习红外传感器，完成机器人走迷宫； 理解机器人走迷宫的策； 学会编写机器人迷宫程序流程图； 掌握子程序及复杂程序的编写。 2．过程与方法 通过视频播放机器人走迷宫，激发学生兴趣； 通过教师讲解左右手走，培养学生的编程思维； 通过让学生自己动手编程、调试，体会成功的乐趣。 3．情感态度与价值观 通过制作走迷宫的机器人，培养学生的想象力和创造力； 培养学生积极探索、敢于实践、大胆创新的精神和意识。 二、教材分析 机器人走迷宫是本节课在经过几节实验课后，在掌握了相关知识后的一项大的、传统的，并具有一定任务难度的活动课，它要求我们的同学能够综合运用前面所学的各种传感器，加上自己的创造、创新，去分析、解释任务，搭建机器人，理解机器人走迷宫的策，写出详细的流程图，并通过运行机器人来检验其正确性，通过反复调试最终完成学习任务。同时，走迷宫也是一项比较有趣的活动，可以有效地考验学生的记忆和判断能力。 在前面的课程中，我们学习了红外传感器的使用，了解了红外传感器在实际中的某些应用，本节课我们继续使用红外传感器，通过动手搭建迷宫机器人，理解机器人走迷宫的策，学习子程序及复杂程序的编写。 任务驱动、自主探究、分组协作。

三、教学重点 1．理解机器人走迷宫的策； 2．学会如何编写机器人走迷宫的流程图。 四、教学难点 1．机器人行走方向的判断； 2．掌握子程序及复杂程序的编写； 3．红外传感器在实际生活中的多元运用。 五、教学过程 （一）创设情景，导入新课 教师活动 1．设置情景：欣赏走迷宫的机器人视频； 2．引入课题：引导学生分析机器人走迷宫的原理，观察走迷宫机器人中运用到的知识，引出本堂课的任务。 学生活动 欣赏视频，所学知识的整理和回顾，明确学习目标。 （二）展现课标，引入任务 教师活动 实例讲解机器人走迷宫的原理：如果一个人在漆黑的迷宫场地中寻找出口，怎么才能走出迷宫呢？一般地，人会通过手的触摸来寻找行走路线，沿迷宫的围墙的某一侧行走可以使机器人走遍迷宫的每个地方，这是走迷宫的一般方法。由于场地漆黑，根据两手获得的墙壁触摸信息可以做出判断，我们称沿左侧行走的方法为左手走，称沿右侧行走的方法为右手走。让机器人假设按左手法则行走，用左手去摸索左侧的墙壁，以确定前进的方向，同时右手伸向前方，避免在前进的过程中撞到前方拐弯处的墙上。 学生活动 揭过观察和教师的讲解，了解机器人走迷宫的原理。

对话机器人

机器人概论课程论文论文题目：对话机器人

摘要：对话机器人可以解决空巢老人或者一些住院者的无人倾诉的问题。本文简单的介绍了对话机器人的工作原理，包括机器人“耳朵”的构造以及机器人对“听到”的句子进行“思考”并作出回答的过程。 关键词：口语对话系统，句子相似度，聊天语句库 Abstract：A conversation robot can solve some problems that the old of empty nest or the people in hospital can talk to nobody. This paper simply introduce the operating principle of conversation robot, such as the construction of a robot’s ear, and the process of a robot hears sentences and answer it. Keyword: conversational system, the similarity of sentence, chat statement repertioy 一．机器人的听觉 对于人来说，听觉是由声波传入到耳膜，引起听觉神经的冲动，继而传入到大脑的听觉区的过程。对于机器人来说，它的耳朵则是一家无线电接收机，声音通过录音机或微音器而传入“大脑”。 要使机器人的听觉比人的听觉更灵敏的话，可以采用一种叫做钛酸钡的压电材料做机器人的耳朵。这样，即使是很细小的东西（如

火柴棍）反射回来的声波都能被很准确的听到。如果用来监听粮库，就算在二到三公斤的粮食堆的一条小虫的爬行声音也能被听到。 当压电材料受到压力 或拉力的时候，会产生电 压，而这种电压能够使电路 发生变化，这种特性就叫做 就会产生不断变化的电压，而不断变化的电压又会产生不断变化的电流，电流又经过放大器放大，继而送入计算机中，这样机器人就有了听觉系统。 图2所示为机器人的听觉原 理图。声波通过MIC-1到MIC-4 这四个由压电材料所构成的传感 器传入电路板中的工作区，再经 过放大器处理，从USB 接口传入 到电脑中。 二． 机器人的口语对话 1. 对话的分类 和机器人的对话大概分为三类，分别为机器人主导对话（由机器人完全主导对话流程，向用户提出问题并让用户回答，但是灵活度不高，过程比较死板，对话的成功率比较高），用户主导对话（对话流程完全由用户主导，用户提出问题由机器人回答。

机器人分布式控制系统设计与实现

机器人分布式控制系统设计与实现 1引言 目前,机器人系统的特点是开放式机器人控制,强调结构化、模块化、 可扩展性、交互性,是对机器人设计结构单一、信息封闭、缺少交互性缺点的突破。分层分布式控制系统采用集中管理，分散控制方式，这种控制方法优点体 现在：集中监控和管理，管理和现场分离，管理更加综合化和系统化；实现分 散控制可使各功能模块的设计、装配、调试以及维护相互独立，系统控制的危 险性分散，可靠性提高，投资减小；采用网络通信技术，可根据需要增加以微 处理器为核心的功能模块，具有良好的系统开放性、扩展性和升级特性。 本论文详细介绍了一种分层分布式控制系统的设计方案，系统由上到下分 为主控中心决策层、车载PC运算层、下位机驱动子层以及位置反馈子层。主 控中心决策层是系统的主层，可以是台式机或笔记本电脑，基于VC++编译环 境设计的人机交互界面，满足友好、便于操作的要求，主控中心决策层的功能 是总体规划和分配任务，对机器人进行远程监控；车载PC运算层为一台笔记 本电脑，基于VC++编译环境设计了控制界面，通过无线网卡与主控中心决策 层进行数据传输，采用面向连接可靠的TCP传输控制协议，保证数据传输的可 靠性；下位机驱动子层和位置反馈子层是相互独立的功能模块，与车载PC运 算层之间通过串口进行通信；下位机驱动子层是一个完整的直流电 机闭环控制系统，包括CPU、控制芯片、驱动芯片以及增量式光电编码器；位置反馈子层通过CPU的I/O口和中断得到机器人车轮轴转角信息，结合机器 人机械系统的实际尺寸计算机器人中心的实际位置信息，处理好的位置信息通 过串口反馈给车载PC运算层。该控制系统应用在国家自然科学基金资助项目 和国家重点基础研究发展计划973项目的移动机器人平台上，运动控制测试结 果表明，分层分布式控制方式控制精度高，稳定性好，系统响应迅速；同时该 控制系统具有超强的计算能力和二次开发潜力，根据项目研究需要可在各个子 层进行分布式扩展，比如在下位机驱动子层和位置反馈子层的同级层中扩展传 感器功能子层，增加机器人的智能。该控制系统为项目的实验工作奠定基础。 2分层分布式控制系统设计 1. 基于VC++的主控中心决策层设计 主控中心决策层的作用是总体规划和分配任务，对机器人进行远程监控。 基于VC++编译环境，采用模块化方法对人机交互系统进行设计，分为网络数 据传输模块、运动参数输入模块、轨迹显示模块、视觉监控模块。如图

走迷宫机器人——控制系统的设计

走迷宫机器人——控制系统的设计 上海交通大学：钱真彦（F9903406班）苏稚英（F9903501班） 摘要 走迷宫机器人主要是基于自动导引小车（AGV——auto-guided vehicle）的原理，实现小车识别路线，判断并自动规避障碍，选择正确的行进路线。导引方式采用与地面颜色有较大差别的导引线，使用反射式光电传感器感知导引线，障碍判断采用机械式传感器。驱动电机采用直流电机，电机控制方式为单向PWM开环控制。控制核心采用51单片机，控制系统与电路用光耦完全隔离以避免干扰。控制上采用分时复用技术，仅用一块单片机就实现了信号采集，路线判断，电机控制。该技术可以应用于无人工厂，仓库，服务机器人等领域。 总体规划 对于走迷宫小车控制系统设计主要有三个方面：一、控制电路设计；二、传感器选择以及安放位置设计；三、程序设计。从总的方面来考虑，传感器的使用数量应该尽量少以减少单片机的信号处理量，但是又必须能使小车行驶自如。控制电路要根据选用的电机和传感器来设计，主要考虑稳定性，抗干扰性。 一、电路设计 控制电路主要有电机驱动电路，单片机接口电路，电源电路三个部分。考虑到电机的起动电流和制动时比较大，会造成电源电压不稳定容易对单片机和传感器的工作产生干扰，所以，电机驱动电路和单片机以及传感器电路用光耦隔离。传感器的电源直接使用24V蓄电池，单片机的电源则通过7805将24V电源转换到5V。这里主要对驱动电路进行一下介绍： 小车使用24V直流电机，对于这种小功率直流电机的调速方法一般有两种。 （1）线性型 使用功率三极管作为功率放大器的输出控制直流电机。线性型驱动的电路结构和原理简单，成本低，加速能力强，但功率损耗大，特别是低速大转距运行时，通过电阻R的电流大，发热厉害，损耗大。 （2）脉宽调制 另外一种是较常用的脉宽调速（PULSE WIDE MODULATION——PWM），这种调速方式有调速特性优良、调整平滑、调速范围广、过载能力大，能承受频繁的负载冲击，还可以实现频繁的无级快速启动、制动和反转的等优点。 因此决定采用PWM方式控制直流电机。PWM调速分为双向式和单向式两种 ①双向式 图一即为较常用的PWM调速电路，在一个脉冲周期内(T=Ta＋Tb)，T1和T3导通的时间为Ta，T2和T4导通的时间为Tb，这样在Ta这段时间内，电机通过的是正向电流，在Tb这段时间内为反相电流。当Ta=Tb时电机停转，Ta>Tb时电机正转，Ta

迷宫机器人的硬件结构设计

摘要：迷宫机器人主要研究的几个部分：行走机构、传感器、驱动方式、控制系统。控制系统设计是迷宫机器人设计中很关键的一部分，只有具有合理的结构和稳定可靠的控制系统，才能保证迷宫机器人顺利迅速地完成行走迷宫的过程，才能保证为研究复杂的迷宫算法打下良好的基础。 关键词：迷宫机器人，硬件结构，控制系统设计 1.引言 迷宫机器人的体系结构分为两种：水平式体系结构，垂直式体系结构。 水平式结构最早由nillsion提出来的，它采用从上而下的方法构造系统，根据信息的流向及行为功能，将机器人的控制过程分解成不同的子任务，由不同的功能模块去执行，这些功能模块组成了一条闭环链，信息流由环境经由传感器进入机器人处理器，经过规划决策处理后再经由执行机构返回环境，从而实施控制行为，构成一个闭环系统。 垂直式结构是采用从下而上的方法构造系统，将完成机器人某一特定控制的感知、规划、任务执行等过程封装在一起，称为一个行为（如停止、避障、漫游、跟踪探测等等），每一个行为都实现传感器信息与机器人动作间的一种映射，某一时刻，只有一种行为能够控制车体，机器人最终的动作是由各层行为间的相互竞争实现的. 2.迷宫机器人行走机构设计 行走机构是行走机器人的重要执行部件，它由驱动装置、传动装置、传动机构、位置检测元件、传感器、电缆及管路等组成。执行机构只要是机器人的足、腿、手、臂、腰及关节等，它是机器人运动和完成某项任务所必不可少的组成部分。驱动装置和传动装置用来有效地驱动执行机构的装置，通常采用液压、电动和气动，有直接驱动和间接驱动二种方式。 要研究迷宫机器人的路径规划，实现机器人在迷宫中的准确行走，都必须建立移动机器人的运动学模型，在轮式移动机器人中，差动转向式机器人控制复杂，但精度比较高，因此迷宫机器人采用双轮单独驱动、前轮为万向轮的结构，通过两个后轮的转速差来实现机器人的前进、后退、转弯等动作，使得机器人能够在迷宫中灵活地行走和避障。 机器人的机械结构主要是指机器人的机械构造、设备选型等，迷宫机器人的机械部分主要有车架、车轮、直流减速电机及其连接等。移动机器人的运动系统主要有轮式、足步式、履带式和蛇形等几种，其中应用最为广泛的是轮式运动结构，在相对平坦的地面上，用车轮移动方式行走是相当优越的。 3.迷宫机器人传感器系统设计 传感器系统是迷宫机器人很重要的一部分，它的作用是建立合理的机器人感觉系统，以便机器人能建立起完整的信息获取渠道，也是关系到迷宫机器人智能程度的关键，由于环境的多样性、自身状态的不确定性和单一传感器的局限性，仅仅依靠一种传感器难以完成对周围环境的感知，为完成在复杂环境下的自主移动，机器人通常装有用于导航需要的多种传感器，机器人选择什么样的传感器完全取决于机器人的工作需要和应用特点，并要求传感器具有较强的抗干扰性、较好的稳定性、快速性以及较低的成本等。 环境感知能力是移动机器人除了移动之外最为基本的一种能力，感知能力的高低直接决定了一个机器人的智能性高低，它的作用是建立合理的机器人感觉系统，以便机器人能够建立起完整的信息获取渠道。机器人要具备智能行为就必需依靠传感器不断感知外界环境，从而做出相应的决策行为。目前传感器的种类繁多，功能越来越丰富，像超声波传感器、红外传感器、光电传感器等。传感器系统是机器人很重要的部分，选择机器人传感器完全取决于机器人的工作需要和应用特点，因此迷宫机器人的传感器系统包括三个红外传感器和三个黑标传感器。 4迷宫机器人驱动系统设计

六自由度机器人控制系统设计

1前言 1.1 焊接机器人的发展历史与现状 现代机器人的研究始于20世纪中期，其技术背景是计算机和自动化的发展，以及原子能的开发利用。美国原子能委员会下属的阿尔贡研究所为解决可代替人进行放射性物质的处理问题，在1947年研制了遥控式机械手臂；1948年又相继开发了电气驱动式的主从机械手臂，从而解决了对放射性物质的进行远距离操作的问题。1954年，美国科学家戴沃尔最先提出工业机器人的概念，并申请了新的专利。其主要特点是借助伺服技术来控制机器人的关节，并利用人手对机械手臂进行动作示教，机械手臂能实现人物动作的记录和再现。这就是示教再现机械臂，现在所用的机械手臂差不多都采用这种控制方式。伴随着现代社会的发展，为了提高生产效率，稳定和提高产品的质量，加快实现工业生产机械化，改善工人劳动条件，已经大大改进了机械手臂的性能，并大量应用于实际生产中，尤其是在高压、高温、多粉尘、高噪音和重度污染的场合。焊接机器人的诞生可以追溯到上世纪70年代，是由日本发那科（FANUC）公司生产的小型机器人改进的，受限于当时的技术手段以及高昂的造价，使得当时的焊接机器人不能得到很好的应用。机械手臂是一种工业机器人，它由控制器、操作机、检测传感装置和伺服驱动系统组成，是一种可以自动控制、仿人手操作、可以重复编程、可以在三维空间进行各种动作的自动化生产设备。机械手臂首先是在汽车制造工业中使用的，它一般可进行焊接、上下料、喷漆以及搬运。它可代替人们进行从事繁重、单调的重复劳动作业，并且能够大大改善劳动生产率，提高产品的质量[1]。 到了90年代初，随着计算机技术、微电子技术、网络技术等的快速发展，机器人技术也得到了飞速发展。工业机器人的制造水平、控制速度和控制精度、可靠性等不断提高，而机器人的制造成本和价格却不断下降。在西方国家，由于劳动力成本的提高为企业带来了不小的压力，而机器人价格指数的降低又恰巧为其进一步推广应用带来了契机，采用机器人的利润显然要比采用人工所带来的利大，使得焊机机器人得到了推广，同时技术的进步也使得焊机机器人技术得到很大提高。 进入新世纪之后，由于各国对焊接机器人的不断重视，使得焊接机器人技术取得了很大的进步。同时由于其焊机精度及更低的生产成本，也使得它得到了越来越多的应用。目前，焊接机器人主要用于装卸、搬运、焊接、铸锻以及热处理等方面，无论数量、品种和性能方面都还不能满足工业生产发展需要。在一些特殊的行业，使用它来代替人工操作的，主要是在危险作业、多粉尘、高温、噪声、工作空间小等的不适于人工作业的环境。 1.2 焊接机器人发展趋势

自动小车走迷宫的设计与实践

自动小车走迷宫的设计与实践 摘要：在自动控制领域，通过对直流电动机的控制可以实现机器人、小车等的智能化。本文利用红外避障传感器检测障碍物，所测得信息反馈给小车控制电路，从而控制DIY竞赛小车两直流电机的正反转，实现了小车自动从事先所设定的迷宫中走出。整个控制电路以单片机AT89C51为核心，电路结构简单、可靠性较高，实验测试结果基本达到预期目标。 关键词：AT80C51单片机；红外避障传感器；调速；电动小车 引言 当今社会，科学技术日新月异，时代前进的步伐越迈越宽，随着汽车工业的迅速发展，关于汽车的研究也就越来越受人关注。全国大学生电子设计竞赛控制类题目也多次使用过小车的智能化控制，全国各高校也都很重视该题目的研究，可见其研究意义很大。本文所设计的电动小车控制电路让小车具有了避障功能，在事先所设定的迷宫入口处打开电源后，小车可以独立从迷宫中走出。 根据题目的要求，确定如下方案：在现有玩具电动车的基础上，加红外线避障感器实现对电动小车前方道路的实时测量，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，可满足系统的各项要求。本设计采用MCS-51系列中的AT89C51单片机为控制核心，利用红外避障传感器检测道路上的障碍，控制电动小汽车的自动避障功能，实现小车自动从迷宫中走出。 1 功能概述及总体方案设计 1.1功能概述 本设计的“自动小车走迷宫”这一套系统主要是让小车自主的从迷宫的入口走到出口。在这一过程中，小车通过前、左、右三个红外避障传感器现对周围障碍物的实时测距来实现避障功能；在小车的行走过程中，也会实时地把小车前方的道路状况反应给单片机。如图1.1所示为迷宫示意图：

开发聊天机器人

用.NET开发MSN聊天机器人- MSN聊天 机器人开发揭秘。 写在前面： 我不是开发人员，不是高手，就是自己比较爱玩。在技术上，没有什么喜欢摸索的精神，而是喜欢投机取巧。在这篇文章里，你也不能"少劳而获"地通过我的机器人修改出一个自己的机器人，因为自己觉得程序写的比较臭，所以不会open source。但是，如果你对.net或者 C#有点了解的话，相信从这篇文章里，你可以找到一切所需的资源，来开发一个自己的， 绝对可用的msn机器人。要和我的机器人聊天，可以加tbot01@https://www.wendangku.net/doc/2414567219.html,，名字叫“塔奇 克马”，是从动画片攻壳机动队得名。同时，你也可以去https://www.wendangku.net/doc/2414567219.html,，那里有一个和这个MSN机器人一样的网页聊天机器人，可以先聊聊看，尽量用中文聊。 这不是一篇新手入门的文章，如果你不知道什么是.NET，不了解数据库方面的哪怕是一丁 点东西，建议你先看看。同时，也希望真正的高手不要笑话打击我，毕竟一个普通的，非开发人员的电脑爱好者通过摸索，并告诉大家怎样做一个好玩的东西，不是一件错事。 一、为什么要做MSN聊天机器人 1 我能想到的原因 最重要的是因为很好玩。你的MSN机器人说的话，一定体现你的性格（如果你希望这样的话）。当然，这是我的理由，作这个机器人的初衷仅仅是突然有一天自己想做。也许你也希望你的机器人可以帮助你做一些事情，类似一个专家系统或是客服系统等等。 2 现在的MSN聊天机器人 现在MSN机器人有很多，如果你加过MSN机器人，我想你列表上最多的是一个叫做“小布”或者是他兄弟姐妹一大堆的家伙们(https://www.wendangku.net/doc/2414567219.html,)，可能基于负载的考虑，每次上线你都可能被他们一家子的一堆加入好友的请求包围。还有一些所谓的“免费短信”机器人，我一直就是做SP的，我直接说，为了不耽误你们赚钱，我不对这种机器人加以什么评论。可以提一下MsgerAI（msgerai@https://www.wendangku.net/doc/2414567219.html,）这个机器人，开发它的这位老兄非常希望做一个可以像人一样具有智能的东西，虽然可能在他有生之年都无法完成，不过我还是祝他成功。毕竟有梦想就是好的，而且这个机器人现在也可以为他完成些工作(https://www.wendangku.net/doc/2414567219.html,/nlp)。还有一些其他的MSN机器人，比如专门提供信息查询服务的，帮你搜索google的等等。 MSN进行时里面有列表(https://www.wendangku.net/doc/2414567219.html,)，自己去看看就好了。 二、为什么用.NET 其实理由很简单。C#和Java很像，但是Java我实在找不出一个非常好用的，符合自己使用习惯的IDE来。而C#就不同，https://www.wendangku.net/doc/2414567219.html,(https://www.wendangku.net/doc/2414567219.html,/vstudio/)当然最好用，C# Builder(https://www.wendangku.net/doc/2414567219.html,/csharpbuilder/)也不错，连

中学信息技术《机器人走迷宫》教案

中学信息技术《机器人走迷宫》教案 第15课机器人走迷宫 【教学目标】 ．知识与技能 ◆学习红外传感器，完成机器人走迷宫； ◆理解机器人走迷宫的策略； ◆学会编写机器人迷宫程序流程图； ◆掌握子程序及复杂程序的编写。 ．过程与方法 ◆通过视频播放机器人走迷宫，激发学生兴趣； ◆通过教师讲解左右手走，培养学生的编程思维； ◆通过让学生自己动手编程、调试，体会成功的乐趣。 ．情感态度与价值观 ◆通过制作走迷宫的机器人，培养学生的想像力和创造力； ◆培养学生积极探索、敢于实践、大胆创新的精神和意识。 【教法选择】 任务驱动、自主探究、分组协作。 【教学重点】 ．理解机器人走迷宫的策略；

．学会如何编写机器人走迷宫的流程图。 【教学难点】 ．机器人行走方向的判断； ．掌握子程序及复杂程序的编写； ．红外传感器在实际生活中的多元运用。 【教学过程】 一、创设情景，导入新 教师活动 ．设置情景：欣赏走迷宫的机器人视频； ．引人课题：引导学生分析机器人走迷宫的原理，观察走迷宫机器人中运用到的知识，引出本堂课的任务。 学生活动 欣赏视频，所学知识的整理和回顾，明确学习目标。 二、展现目标，引入任务 教师活动 实例讲解机器人走迷宫的原理及左、右手走：如果一个人在漆黑的迷宫场地中寻找出口，怎么才能走出迷宫呢?一般地，人会通过手的触摸来寻找行走路线，沿迷宫的围墙的某一侧行走可以使机器人走遍迷宫的每个地方，这是走迷宫的一般方法。由于场地漆黑，粮据两手获得的墙壁触摸信息可以做出判断，我们称沿左侧行走的方法为左手走，称沿右侧行走的方法为右手走。让机器人假设按左手法则行走，用

左手去摸索左侧的墙壁，以确定前进的方向，同时右手伸向前方，避免在前进的过程中撞到前方拐弯处的墙上。 学生活动 通过观察和教师的讲解，了解机器人走迷宫的策略。 三、自主学习，任务探究 教师活动 ．布置学习任务一 阅读教材，根据教师所讲解的内容以及自主理解，强化对左右手走的理解。 ．指导学生以小组为单位，进行探究式协作学习，完成搭建走迷宫机器人，鼓励完成快的同学当小组长，辅导制作有困难的学生。 ．布置学习任务二 通过分析“走迷宫机器人"的程序以及观察流程图，小组讨论出程序设计的意图，并独立完成程序的再设计。 对“子程序"概念的归纳及讲解，为学生整理一下编程思路。 学生活动 ．结合教材完成任务一。在练习过程中，完成快的同学辅导制作有困难的同学； ．结合教材完成任务二。在实践过程中，收集出各组制作机器人时出现的问题，协作探究，找到解决问题的方法，

聊天机器人-王凯-201431415开发文档

移动平台开发技术 课程报告 学生姓名王凯 学号201431415 院系信息学院 专业软件工程 年级2014级

目录 1.1作业概述 (3) 1.2主要内容 (3) 2 开发环境 (3) 2.1 硬件环境 (3) 2.2 软件环境 (4) 3 需求分析 (4) 3.1 业务需求分析 (4) 3.2 模型需求分析 (4) 3.3 界面需求分析 (5) 4 开发流程与实现 (5) 4.1 开发环境介绍 (5) 4.2 图灵机器人 (7) 4.3 主要业务实现 (7) 4.4 网络通讯实现 (9) 4.5 .9图片处理 (10) 5 功能演示 (12) 总结 (14)

1 概述 1.1作业概述 移动平台开发技术课程主要学习针对目前手机、平板电脑等移动终端的软件开发。我们的课程主要是在Android平台上进行，通过一学期的学习，基本了解和掌握了Android开发的主要组件和软件实现方法。 这次的课程报告主要是完成了一个智能机器人的聊天软件，在用户移动终端联网的情况下，用户给机器人发送文字信息，可以得到相应的响应。 1.2主要内容 本次课程报告的主要内容包括以下几点： （1）对于所设计软件的需求分析，包括业务需求分析、模型需求分析和界面需求分析； （2）搭建Android工程的开发环境、测试环境； （3）基本功能的实现，美化软件界面，提高用户输入操作性和界面显示的友好性； （4）说明开发过程中使用的新技术，以及使用这些技术所需要注意的问题，以及解决了什么问题； （5）思考总结开发过程中的问题和想法，在此基础上考虑软件的可扩展性和性能优化。 2 开发环境 2.1 硬件环境 计算机处理器：Intel Core i3-3220 3.3GHz 计算机安装内存：4.00GB 计算机存储器：500GB 手机处理器：NVIDIA Tegra4 手机内存：2.00GB

面向智能家居的机器人控制系统设计

摘要 机器人技术涉及领域众多，包括电子、机械学、自动控制、传感器技术等，是一门多技术集合的领域。随着工业自动化在世界的飞速发展，移动机器人在生产生活中的地位逐渐提高。文章主要讲述了家庭机器人的设计过程，以及机械手的设计方案。 以AT89C51 单片机作为本次设计核心，借助L298N电机控制芯片以完成对直流电机的控制，比如如何启停，如何改变方向，改变行驶速度。以应对移动机器人所需完成任务动作的要求。在如何选择合适的机器人设计中，采用了脉冲宽度调制技术对电机进行控制，为了达到期望值采用调节占空比大小来实现。 关键词：智能家居机器人；AT89C51 单片机；L298N电机控制芯片；PWM控制；电机控制。 ABSTRACT Robot technology involves many fields, including electronics, mechanics, automatic control, sensor technology and so on. It is a field of multi technology collection. With the rapid development of industrial automation in the world, the position of mobile robots in production and life is gradually improving. This article mainly describes the design process of the family robot and the design plan of the manipulator. With the AT89C51 MCU as the core of this design, the control chip of L298N motor is used to control the DC motor, such as how to start and stop, how to change direction and change the speed of driving. In order to meet the requirements of mobile robot for completing tasks. In how to choose the suitable robot design, the pulse width modulation technology is used to control the motor. In order to achieve the desired value, the size of the duty ratio is realized. Key words：Screening manipulator；AT89C51 monolithic integrated circuit,；LN298 motor control chip,；PWM technology；motor control. 第一章绪论 1.1 智能家居机器人的发展现状 机器人大家都不陌生，我们首先来谈谈移动机器人。移动机器人是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多种功能于一体的综合系统。[12]随着传感器技术和自动控制技术的不断发展，机器人的性能得到不断提高。机器人的应用也不再局限与工业生产以及军事领域，它同时还广泛于民用领域，如除草、灌溉、导航、室内清洗和安全防范等等。

“走迷宫的机器人”设计与制作

“走迷宫的机器人”设计与制作 走迷宫的机器人是移动机器人路径规划算法的典型应用，在国际上迷宫机器人一直是控制领域和计算机领域的研究热点问题，文章结合迷宫机器人走迷宫的实际特点，对机器人走迷宫的一些算法进行了研究和改进，从而实现了机器人在无人为干预下自主走迷宫的目标。 标签：迷宫机器人；单片机；数据通信；智能化 1 走迷宫的机器人设计的目的 随着科学技术的高速发展，國内的教育和科研机构也日益关注机器人事业，有关科研工作在深度和规模上逐渐提高。一些著名高校基本形成了完整的研究体系，对推动高校的科技创新和产学研一体化产生了重要作用，因此我们将设计一种机器人，能够在迷宫中寻找出最短路径。 2 走迷宫的机器人系统设计 本设计以STC89C52单片机系统为控制中心，通过4路红外电路检测黑线，并保证小车能够按照黑线前行，而当单片机检测到需要转向的传感器信号时，单片机通过改变PWM波的占空比来调整小车两侧的电机转速，从而使其两侧轮产生速度差，以实现小车的转向。同时超声波探测周围障碍物，并通过WIFI模块实时传输给计算机。小车遍历整个迷宫区域，同时计算机绘制出迷宫概况，并用递归算法计算出最短路径。 3 走迷宫的机器人硬件设计 3.1 总体硬件结构图 说明：小车以STC89C52单片机控制器，采用红外传感器及其处理模块实现对黑线的循迹；通过单片机产生PWM波对电机进行驱动并通过转速对小车的方向和速度进行控制；用WIFI模块将小车周边障碍物情况传送给电脑，电脑经过运算后将最优路径传输回小车。数据采集系统以单片机为控制核心，模拟实况、算法分析由计算机完成。 3.2 微处理器的选择 单片机我们选用STC89C52，该单片机是宏晶公司推出的新一代单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机；内部集成512字节RAM，具有EEPROM功能和看门狗功能，可上电擦除；通用I/O口32个，3个16位定时器/计数器，且功耗低。对于该项目，晶振不能采用常用12兆晶振，否则通信时便会产生积累误差，进而产生波特率误差，影响通信的同步性。采用11.0592兆晶振可以得到非常准确的数值，方便通信。

《机器人走迷宫》参考教案#(精选.)

第15课机器人走迷宫 【教学目标】 1．知识与技能 学习红外传感器，完成机器人走迷宫； 理解机器人走迷宫的策； 学会编写机器人迷宫程序流程图； 掌握子程序及复杂程序的编写。 2．过程与方法 通过视频播放机器人走迷宫，激发学生兴趣； 通过教师讲解左右手走，培养学生的编程思维； 通过让学生自己动手编程、调试，体会成功的乐趣。 3．情感态度与价值观 通过制作走迷宫的机器人，培养学生的想象力和创造力； 培养学生积极探索、敢于实践、大胆创新的精神和意识。 【教材分析】 机器人走迷宫是本节课在经过几节实验课后，在掌握了相关知识后的一项大的、传统的，并具有一定任务难度的活动课，它要求我们的同学能够综合运用前面所学的各种传感器，加上自己的创造、创新，去分析、解释任务，搭建机器人，理解机器人走迷宫的策，写出详细的流程图，并通过运行机器人来检验其正确性，通过反复调试最终完成学习任务。同时，走迷宫也是一项比较有趣的活动，可以有效地考验学生的记忆和判断能力。 在前面的课程中，我们学习了红外传感器的使用，了解了红外传感器在实际中的某些应用，本节课我们继续使用红外传感器，通过动手搭建迷宫机器人，理解机器人走迷宫的策，学习子程序及复杂程序的编写。 任务驱动、自主探究、分组协作。 【教学重点】 1．理解机器人走迷宫的策； 2．学会如何编写机器人走迷宫的流程图。

【教学难点】 1．机器人行走方向的判断； 2．掌握子程序及复杂程序的编写； 3．红外传感器在实际生活中的多元运用。 【教学过程】 一、创设情景，导入新课 教师活动 1．设置情景：欣赏走迷宫的机器人视频； 2．引入课题：引导学生分析机器人走迷宫的原理，观察走迷宫机器人中运用到的知识，引出本堂课的任务。 学生活动 欣赏视频，所学知识的整理和回顾，明确学习目标。 二。展现课标，引入任务 教师活动 实例讲解机器人走迷宫的原理：如果一个人在漆黑的迷宫场地中寻找出口，怎么才能走出迷宫呢？一般地，人会通过手的触摸来寻找行走路线，沿迷宫的围墙的某一侧行走可以使机器人走遍迷宫的每个地方，这是走迷宫的一般方法。由于场地漆黑，根据两手获得的墙壁触摸信息可以做出判断，我们称沿左侧行走的方法为左手走，称沿右侧行走的方法为右手走。让机器人假设按左手法则行走，用左手去摸索左侧的墙壁，以确定前进的方向，同时右手伸向前方，避免在前进的过程中撞到前方拐弯处的墙上。 学生活动 揭过观察和教师的讲解，了解机器人走迷宫的原理。 三、自立学习，任务探究 教师活动 1．布置学习任务一（走迷宫策——左右手走） 阅读教材，根据教师所讲解的内容以及自主理解，强化对左右手走的理解。2．指导学生以小组为单位，进行探究式协作学习，完成括建走迷宫机器人，鼓励完成快的同学当小组长，辅导制作有困难的学生。