智能寻迹机器人的设计说明书
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前言
当今世界，传感器技术和自动控制技术正在飞速发展，机械电气和电子信息已经不再明显分家，自动控制在工业领域中的地位已经越来越重要，“智能”这个词也已经成为了热门词汇。现在国外的自动控制和传感器技术已经达到了很高的水平，特别是日本，比如日本本田制作的机器人，起仿人双足行走已经做得十分逼真，而且具有一定的学习能力，还据说其智商已经到达6岁儿童的水平。
做为机械行业的代表产品——汽车，其与电子信息产业的融合速度也显著提高，呈现出两个明显的特点：一是电子装置占汽车整车(特别是轿车)的价值量比例逐步提高，汽车将有以机械产品为主向高级的机电一体化方向发展，汽车电子产业也很有课能成为依托整车制造业和用车提升配置而快速成为新的增长点；二是汽车开始向电子化、多媒体化、智能化方向发展，使其不仅作为一种代步工具、同时能具有交通、娱乐、办公和通讯等多种功能。
无容质疑，机电一体化人才的培养不论是国内还是国外，都开始重视起来，主要表现在大学生的各种大型的创新比赛。
为了适应机电一体化的发展在汽车智能化方向的发展要求，提出简易智能小车的构想，目的在于提高学生实际动手操作能力和思考能力，以加强学生对现实生活中嵌入式系统的应用为参照。智能寻迹机器人全新的设计模式，良好的电路设计，一体化的机电组合，智趣的系统开发，更是成为加强学生学习兴趣的总动源。
智能寻迹机器人采用现在较为流行的8 位单片机作为系统大脑。以8051系列家族中的AT89S51/AT89S52 为主芯片，实现能够自主识别黑色引导线并根据黑线走向实现快速稳定的寻线行驶。
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1实验指导
1.1设计目的
1、了解机械部件结构与机械安装过程；
2、掌握电动机齿轮箱内部结构及减速原理；
3、了解电子元器件的基本形状及焊接过程；
4、掌握电子元器件的焊接步骤与检测过程；
5、了解单片机内部结构与程序编制方法；
6、了解 LED 灯驱动方法，全面掌握流水灯/跑马灯编程技术；
7、了解数码管内部结构，掌握数码显示技术；
8、了解键盘结构原理，掌握中断查询技术；
9、了解话筒电路结构，掌握话筒输入技术；
10、了解蜂鸣器驱动技术，全面体现音乐报警功能；
11、了解光敏电阻结构原理，充分体现夜间自动照明功能；
12、了解红外发射与接收技术，有力体现防撞检测与智能寻迹功能
13、了解直流电机驱动原理，掌握电机驱动技术；
14、认识红外检测传感器，全面掌握红外遥控编码解码技术；
15、了解 R232 通信协议，掌握串口通信技术。
16、通过本机系统学习，全面掌握智能自动寻迹机器人的控制方法。
1.2设计要求
当前的电动小汽车基本上采取的是基于纯硬件电路的一种开环控制方法，或者是直线行使，或者是在遥控下作出前进、后退、转弯、停车等基本功能。但是它们不能实现在某些特殊的场合下，我们需要能够自动控制的小型设备先采集到一些有用的信息的功能。本文正是在这种需要之下开发设计的一种智能的电动小车的自动控制系统。它以单片机STC89C52为控制核心，附以外围电路，在画有黑线的白纸“路面”上行使,由于黑线和白线对光线的反射系数不同,可根据接收到的反射光的强弱来判断“道路”——黑线。判断信号可通过单片机控制驱动模块修正前进方向，以使其保持沿着黑线行进。轨迹探测模块用3只光电开关（图2）。1只置于轨道中间，2只置于轨道外侧，当小车脱离轨道时，即当置于中间的一只光电开关脱离轨道时，等待外面任意一只检测到黑线后，做出相应的转向调整，直到中间的光电开关重新检测到黑线（即回到轨道）再恢复正向行驶等智能控制系统。
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2智能寻迹机器人的基本原理及相关器件介绍
以8051系列家族中的AT89S51/AT89S52 为主芯片,40 脚的DIP 封装使它拥有32 个完全IO(GPIO—通用输入输出)端口，通过对这些端口加以信号输入电路，控制电路，执行电路共同完成寻迹机器人。P0.0，P0.1，P0.2，P0.3 分别通过LG9110电机驱动来驱动电机1 和电机2。由电机的正转与反转来完成机器人的前进，后退，左转，右转，遇障碍物绕行，避悬崖等基本动作。在机器人前进时如果前方有障碍物，由红外发射管发射的红外信号被反射给红外接收管，红外接管将此信号经过P3.7 传送入AT89S52 中，主芯片通过内部的代码进行机器人的绕障碍物操作，同时主芯片将P3.7 的信号状态通过P2.5 的LED 指示灯显示出来。机器人行走时会通过P3.5 与P3.6 的红外接收探头来进行检测。当走到悬崖处时，P3.5 或P3.6 将收到一个电平信号，此电平信号将通过相应端口传送入主芯片中，主芯片通过内部代码完成机器人的避悬崖操作。同时P3.5 与P3.6的信号状态将通过P2.6/P2.7 显示出来。在机器人的左转，右转，后退的过程，可以通过观看以P2.0/P0.7 为指示灯的运行状态。P0.4 为机器人的声控检测端口，在运行为前进状态时，可以能过声控(如拍手声)来控制它的运行与停止。P0.6 为机器人的声音输出端。在机器人遇到障碍物时。进行绕障碍物与避悬崖时可以通过此端口控制蜂鸣器发出报警声。当为白天或黑夜时可以通过P0.5端口中的光敏电阻来进行判断，以方便完成机器人夜间自动照明等功能。两个按键以查询/中断两种不同的方式来展现按键操作。你可以按下S1 键来进行机器的停止。再按下S2 键来进行机器人的运行。这个按键的信息分别被P3.2，P3.4接收到。IR1 为红外遥控接收器，这就为机器人进行远程遥控创造了可能。这个红外遥控接收头接收到红外信号时将信号经过P3.3 送入到主芯片，主芯片对其进行解密后以不同的方式对机器人进行控制。同时将用户的按键信息通过P2 端口上LED 数码管显示出来。P3.0、P3.l 中COM 端口的加入，让你完全可以用电脑对其进行控制。你可以通过对串口发送数据，数据会被显示到LED数码管中，并让机器人执行相应的功能。电脑的串口软件要求波特率为9600。8 位数据位，这时你就可以快乐的用电脑来对它进行你的完全控制了。
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图2-1-1智能小车原理图
2.1马达控制驱动芯片L9110
特点：
低静态工作电流；
宽电源电压范围：2.5V-12V；
每通道具有 800mA 连续电流输出能力；
较低的饱和压降；
TTL/CMOS 输出电平兼容，可直接连CPU；
输出内置钳位二极管，适用于感性负载；
控制和驱动集成于单片 IC 之中；
具备管脚高压保护功能；
工作温度：-20°C-80°C
描述： L9110 是为控制和驱动电机设计的两通道推挽式功率放大专用集成电路器件，将分立电路集成在单片IC 之中，使外围器件成本降低，整机可靠性提高。该芯片有两个TTL/CMOS兼容电平的输入，具有良好的抗干扰性；两个输出端能直接驱动电机的正反向运动，它具有较大的电流驱动能力，每通道能通过800mA 的持续电流，峰值电流能力可达1.5A；同时它具有较低的输出饱和压降；内置的钳位二极管能释放感性负载的反向冲击电流，使它在驱动继电器、直流电机、步进电机或开关功率管的使用上安全可靠。L9110 被广泛应用于玩具汽车电机驱动、脉冲电磁阀门驱动，步进电机驱动和开关功率管等电路上。
管脚定义：
序号符号功能
1 OA A 路输出管脚
2 VCC 电源电压
3 VCC 电源电压
4 OB B 路输出管脚
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6 IA A 路输入管脚
7 IB B 路输入管脚
8 GND 地线
2.2各段程序演示
2.2．1程序状态指示灯演示
本程序重点演示了一个最简程序的基本结构，它从顺序、判断、循环的形式表现程序的基本结构，此程序通过闪灯不断的闪动，及闪灯闪动的快慢来表示程序不不同工作状态。它也是常数字设备中进行状态表示的方法之—
图2-3-1程序状态指示原理图
运行效果：程序运行效果为：开机后程序以慢速闪动，一段时间后速度开始加快，再等待时间，闪灯的速度达到最快，之后一段时间后，闪动将回到开始状态。
2.2.2流水灯演示
本程序全面的表现了子程序的用法，它从对几个子程序的操作，显示不同的流灯技术，流水灯的不同需要不同的表现的形式，而这里主要介绍了移位操作和内部数据存储及读入操作。其原理图如下
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图2-3-2流水灯原理图
程序运行效果为：开机后，指示灯向从左向右依次点亮，从右向左依次点亮，由两边向中间依次点亮，由中间向两边依次点亮。
2.2.3数码管演示
本程序通过对端口的置数操作，展示了数码管的应用技术，数码管是将发光二极管通过一定的形式封装在一个数字的外壳中，可以通过不同的点亮方式来显不同的数字符号。
图2-3-3数码管演示原理图
运行效果：
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2.2.4数码管及跑马灯演示
本程序主要是将数码管及跑马灯放在一起显示，它主要说明了，如何将在单系中运行多个看似并行运行的子系统.本程序在此将跑马灯子程序放入到一个头文件中，对于一个大的工程这样将有益于程序文件的管理。
运行效果：
本程序运行效果：本程序运行后，可以看到跑马灯按，从左到右，从右到左，从两边到中间，从中间到两边将依次运行。并且在运行过程中，可以看到数码管依次从1-9-0 的顺序显示数字符号
其原理图如下
图2-2-4数码管及跑马灯演示原理图
2.2.5按键中断查询演示
本程序通过两个按键对数码管进行操作，分别向用户演示了查询与中断的操作方式，中断中应用了对按键进行查询的方法来判断按键的键值，查询按键方法中则采用了键盘延迟的方法来消除按键重复输入。
运行效果：
程序运行效果：开机后数码管显示数字"1"，当按S1 不放时，数码管数字不变，,松开S1 按键，数码减1；按S2 键不放时，数码管数字会自动加
1。并且数字
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图2-2-5按键查询中断原理图
2.2.6话筒声音识别演示
本程序主要通过话筒对声音信号进行识别，由于本电路有效的去除杂波，所以仅能对响度较大的声音进行识别(例：拍手声)。像正常的说话声对本电路虑除，不会产生信息的输入。话筒识别的加入，为我们建立了声控平台。
图2-2-6话筒声音识别原理图
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊程序运行效果：本程序开机后，前方两侧的指示灯点亮，拍一下手后，前方指示灯关闭。再一次进行拍手，指示灯又一次被点亮。
2.2.7光敏电阻与蜂鸣器演示
本程序讲述了光敏电阻的使用方法。当处于光暗时，光敏电阻导通，将信号传入到单片机，单片机将控制蜂鸣器按一定的频率响亮，并且前方的指示灯也开始闪闪亮。通过对光敏电阻信号的接收，从而实现了夜间自动照明的功能
程序运行效果：打开电源开关，如果本机在有光照的情况下，将无任何的反应，这时将机子移动到较黑暗的地方，将会看到前方指示灯闪亮和蜂鸣器响亮。
原理图如下
图2-2-7光敏电阻及蜂鸣器演示原理图
2.2.8红外反射与直流电机驱动演示
本程序通过前端，底端的红外发射头和接收头来判断小车的运行轨迹，当前与底端发生信号输入时，信号将被单片机接收，单片机来控制机器按照写好的程序开始运行。使得此机器人的运动变得更加有趣。其原理图
程序效果：打开本机电源开关，机器人开始向前运行(这要看当时的条件)，在
运动的过程中，如果前方有障碍物，机器人则开始向后后退一段时间后，向左运动，在向左运行一段时间后。再开始向前运行。在整个调向的过程中，蜂鸣
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图2-2-8红外线反射与直流电机驱动原理图
2.2.9红外遥控解码演示
图2-2-9红外遥控解码原理图
本程序主要将现在比较常用M50462 遥控器进行解码，将解码后的数据通过P2 端口的数码管显示出来，为了更好的看到运行过程，特加了三个指示灯用来指示当前运行状态。
P10 闪亮，表示程序正在运行；P11 闪亮，表示接收到数据；P12 闪亮，表示触发内部的定时器操作；P13闪亮，表示正确接收完一个数据。
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2.2.10综合实验演示
本程序通过将以前所编写的分立程序通过有机结合，编制成一个大的应用系统。小车在完成自动防撞，防悬崖等动作外，还可以通过红外遥控器进行远程遥控。如果你对电脑编程很有趣兴的话，当然也可以通过电脑对串口进行编程。以方便通过电脑来进行对小车控制。在正常的运特过程中，还可以通过声控(拍手声)来对小车进行控制，每一种控制小车都会完成相应的功能。为了更清晰的看到小车运行过程状态，特将P1 端口中的8 个指示灯作为运行状态指示
灯。以用来观察小车运行中的每一步。其原理图
图2-2-10综合实验原理图
程序运行效果：将小车置于一个桌面上(桌面请不要使用黑色)。打开电源的开关，小车开始前进运行，同时运行指示灯闪亮，这时如果前方有障碍物(或走到悬崖处)，小车将会先进行后退一段时间，并有蜂鸣器报警，再向左转一段时间，最后开始向前运行、左转、后退、右转、可以通过前方指示灯来观察。这时你可以能过声控(如拍手声)来让小车停止和开启.同时你也可以用遥控来控制小车的运行。按“1”，小车将向前运行，按“2”小车将后退，按“3”小车将
左转,按“4”小车将右转.按其它(0-9)键，小车数管码显示相应的数字符号。按电源键，小车将会停止运行。同也可以用电脑将小车发送数字信号。其数码管也将显示相应的数字(0-9)。并执行相应的功能。当然S1、S2 也是起作用，分别用于控制小车的停止和开启。(注意：操作时应在小车前进时操作，后退、左转、右转等操作时，没有写相应的查询程序)
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3智能寻迹小车的调试
3.1小车的调试与检测
尝试着先用STC89C52来控制小车的跑马灯，实验成功证明单片机运转正常。然后尝试寻迹，结果成功则小车正常跑动起来。这个检测小车的机械性能。
主板通电前检查：电路安装完毕，首先直观检查电路各个部分生产线是否正确，检查电源、地线、信号线、元件引脚之间有无短路，器件有无接错。
通电检查：给电机通电，观察电机是否正常工作。电机正常工作时，测后驱工作电流、电压；前驱电机工作电流、电压为多少，给主板通电，观察电路各部分有无异常现象。无异常后进行主板安装调试
3.2故障排除
在调试过程中发现小车根本感应不到外界的信号，经过反复的查询和调试，原来是前板的电阻安错了，这是一个粗心的错误，导致整个小车不能运行。经过改正后，小车能按照轨迹运动自如，感到很开心。还有发色探头的灵敏度不够，导致小车在检测信号时，反应慢，换了个原件后，一切问题得到解决。
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4设计心得
根据本次设计要求，我们小组系统地阅读了大量的资料，并认真分析了设计课题的需求，还系统的学习了52系列单片机的工作原理及其使用方法，并独自设计智能小车的整个项目。
虽然条件很艰苦，但经过不懈专研和努力，最终做出了整个小车的硬件系统，然后结合课题任务和小车硬件进行了程序的下载，能够较快较平稳的使小车沿引导线行驶，但由于经验能力有限，该系统还存在着许多不尽人意的地方有待于进一步的完善和改进。
通过本次课题设计，不仅是对我们课本所学的知识的考察，更是对我的自学能力的收集资料的能力以及动手能力的考验。本次设计使我们对一个项目的整体设计有了初步认识，还使我们意识到了实验的重要性，在硬件和软件的调试过程中，出现了很多问题，最终都是通过实验的方法来解决的。
总之，在设计的过程中，无论对于学习的方法还是理论知识，我们都有了新的认识，受益匪浅，这将激励我们在今后再接再厉，不断完善自己的理论知识，提高实践运作能力。
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参考文献
[1] 谢自美·电子线路设计.试验.测试 [M] ·华中科技大学出版社，2004
[2] 宗光华·机器人的创意设计与实践 [M] ·北京航空航天大学出版社，
2004
[3] 肖景和·红外线热释电与超声波遥控电路[M] ·人民邮电出版社，2003
[4] 靳桅·单片机原理及应用[M] ·西南交通大学出版社，2004
[5] 王毅编著·单片机器件手册[M] ·人民邮电出版社,1994
[6] 何立民·单片机应用系统设计[M] ·北京航空航天大学出版社，1995
[7] 软件Keil uvision2、ISP 说明书，芯片89C51RA2xx说明书
[8] 丹尼斯.克拉克机·器人设计与控制[M] ·科学出版社，2004
[9] 杨帮文·新编传感器实用宝典[M] ·机械工业出版社，2005
[10] 周坚编·单片机C语言轻松入门[M] ·北京航空航天大学出版社,2006
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附录：
材料明细表
位号名称备注位号名称备注
M1 电机1接线
座
SIU1 LED数码管
M2 电机2接线
座
IR1 红外接收头
X1 前端探测
板接线座
RX1 10K排阻9
脚
注意正负DC 电源接线
座
Z1 11.0592晶
振
R1 15K IC1 STC89C52RC 需焊IC座R2 220 IC2 MAX232CPE 需焊IC座R3 150K IC3 L9110集成
电路
需焊IC座
R4 1M IC4 L9110集成
电路
需焊IC座R5 47K C1 10uF/16V
R6 4.7K C2 104
R7 560 C3 104
R8 560 C4 104
R9 560 C5 10uF/16V
R10 560 C6 10uF/16V
R11 560 C7 30pF
R12 560 C8 30pF
R13 560 C9 104
R14 220 C10 10uF/16V
R15 10K C11 10uF/16V
R16 220 C12 10uF/16V
R17 10K C13 10uF/16V
R18 560 D1~D8 红色发光二级管
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊R19 560 D9 绿色发光二级管
R20 560 S1 按键开关
R21 560 S2 按键开关
R22 560 S3 拨动开关
R23 560 COM1 DB9针串行
端口
R24 560 D1~D2 LED红色发
光二级管
前板用
R25 10K V1 红外发射接
头
前板用
R26 560 V2 红外发射接
头
前板用
RL1 光敏电阻V3 红外发射接
头
前板用
SB1 蜂鸣器V4 红外发射接
头
前板用
B1 话筒注意正负V5 红外发射接
头
前板用
R1 220 前板用V6 红外发射接
头
前板用
R2 560 前板用R3 220 前板用R4 15K 前板用R5 15K 前板用R6 220 前板用R7 560 前板用R8 15K 前板用RS232数据线一条9012红外遥控发射器一套光盘一套
V1-V2 8550 EN03无V2 V3 8080
J1-J2 跳线EN03用ISP 10P接线座ZN03用
智能寻迹机器人实验指导书的模板
简介 单片机益智系列——智能寻迹机器人是由益芯科技为科教方便而研发设计。根据现代学校对嵌入式系统开发的需求。依据提高学生实际动手操作能力和思考能力，以加强学生对现实生活中嵌入式系统的应用为参照。智能寻迹机器人全新的设计模式，良好的电路设计，一体化的机电组合，智趣的系统开发，更是成为加强学生学习兴趣的总动源。 智能寻迹机器人采用现在较为流行的8位单片机作为系统大脑。以8051系列家族中的AT89S51/AT89S52为主芯片。40脚的DIP封装使它拥有32个完全IO(GPIO—通用输入输出)端口，通过对这些端口加以信号输入电路，控制电路，执行电路共同完成寻迹机器人。P0.0，P0.1，P0.2，P0.3分别通过LG9110电机驱动来驱动电机1和电机2。由电机的正转与反转来完成机器人的前进，后退，左转，右转，遇障碍物绕行，避悬崖等基本动作。在机器人前进时如果前方有障碍物，由红外发射管发射的红外信号被反射给红外接收管，红外接管将此信号经过P3.7传送入AT89S52中，主芯片通过部的代码进行机器人的绕障碍物操作，同时主芯片将P3.7的信号状态通过P2.5的LED 指示灯显示出来。机器人行走时会通过P3.5与P3.6的红外接收探头来进行检测。当走到悬崖处时，P3.5或P3.6将收到一个电平信号，此电平信号将通过相应端口传送入主芯片中，主芯片通过部代码完成机器人的避悬崖操作。同时P3.5与P3.6的信号状态将通过P2.6/P2.7显示出来。在机器人的左转，右转，后退的过程，可以通过观看以P2.0/P0.7为指示灯的运行状态。P0.4为机器人的声控检测端口，在运行为前进状态时，可以能过声控(如拍手声)来控制它的运行与停止。P0.6为机器人的声音输出端。在机器人遇到障碍物时。进行绕障碍物与避悬崖时可以通过此端口控制蜂鸣器发出报警声。当为白天或黑夜时可以通过P0.5端口中的光敏电阻来进行判断，以方便完成机器人夜间
机器人循迹活动设计
机器人循迹活动设计 活动一：选择搭建材料完成机器人制作 活动目标： 1.选择机器人搭建材料。 2.尝试组装机器人，安装主机、电机和光电传感器。 活动器材： 乐高器材，主机、马达、传感器等等 活动描述： 通过已有学习机器人的基础，完成机器人的组装，遇到问题可以通过说明书或请求老师帮助进行解决。 活动二：认识编程软件，让机器人动起来 活动目标： 1.认识机器人编程软件中的“运动模块”。 2.尝试运用编程软件让机器人动起来。 活动器材： 笔记本电脑、Lego Mindstorm编程软件 活动描述： 通过已有学习机器人基础的学生讲解，让其余学生了解如何运用编程软件中的“运动模块”让机器人动起来，并且知道如何控制机器人完成前进、后退，转向等行为。 活动三：探究机器人循迹运动 活动目标： 1.认识传感器的主要部件，学习轨迹传感器的工作原理。 2.通过程序的编辑过程，掌握循迹机器人的控制技术。 活动器材： 笔记本电脑、Lego Mindstorm编程软件、比赛场地 活动描述：
编写机器人循迹程序，让机器人从起点出发，沿着指定路线（黑线）运动，直到再次回到起点区。机器人起始状态完全在起点区内，当机器人再回到起点区时，机器人须有一半以上机身在起点区内。 活动四：机器人循迹运动比赛 活动目标： 1.通过比赛活动，增强参与、竞争、实践、协作意识。 活动器材： 笔记本电脑、Lego Mindstorm编程软件、比赛场地 活动描述： 机器人从起点出发，在规定场地内按照指定路线（黑线）完成循迹活动，直到机器人再次回到起点区即为一次活动结束。机器人成功完成循迹活动的，以秒为单位作为比赛成绩，谁消耗的时间越少越优秀。
循迹机器人设计
目录 课程设计（论文）任务书 (Ⅰ) 课程设计（论文）成绩评定表 (Ⅲ) 中文摘要............................................................... ........VI 1 设计任务描述 (1) 1.1 设计题目 (1) 1.2 设计要求 (1) 1.2.1 设计目的 (1) 1.3 基本要求 (1) 2 设计思路 (2) 3 软件流程图 (3) 4 各部分模块设计和选取 (4) 4.1 机械结构方案设计 (4) 4.1.1 车模结构特点 (4) 4.1.2车模转向舵机机械结构的设计 (5) 4.1.3电路板 (6) 4.2视频信号采集方案 (6) 4.2．1采集分析 (6) 4.2.2 采集时序 (7) 4.2.3 中断分析 (8) 5硬件电路系统设计与实现 (10) 5.1 硬件电路设计方案 (10) 5.2硬件电路的实现 (10) 5.2.1 以S12为核心的单片机最小系统 (10) 5.2.2 主板 (11) 5.2.3 电机驱动电路 (13) 5.2.4 摄像头 (13) 5.2.5 速度传感器 (13) 6 循迹小车软件设计 (15) 6.1 路径识别与自适应阈值计算 (15) 6.2 抗干扰处理 (15) 6.3 算法实现 (16) 6.3.1 偏航距离的计算 (16) 6.3.2 偏航角度的计算 (16) 6.3.3 曲率的计算 (16) 6.4 速度PID算法 (16) 7 模型车的主要技术参数 (18) 8元器件清单 (19) 小结 (20) 致谢 (21) 参考文献 (22) 附录A软件流程图 ............................................... 错误！未定义书签。
寻迹机器人设计
寻迹机器人设计 寻迹机器人设计 摘要 寻迹是机器人的一种简单视觉在机器人的运动中起着非常重要的作用为 机器人运动过程中的位置的准确性提供了保障为了机器人能在任意区域内沿寻 迹线行走自动绕开障碍能停在指定地点并且具有在复杂环境下对象识别 自主推理路径规划及控制功能随着现代计算机技术的发展和应用以及传感 器技术的发展移动机器人的研究又出现新的高潮由于机器人在很多方面的准 确性可靠性和精确性上大大超过了人类机器人技术己经在很多领域里得到了
很好的发展并取得了很好的效果 本文详细介绍了寻迹机器人的设计设计的主要内容包括硬件部分设计和软 件部分设计硬件部分包括一些零件的计算和选择软件部分即控制部分包括电 动机的驱动模块 最后通过对寻迹机器人的技术经济分析显示了其诸多优势如利用柔性生产 系统可以降低生产成本提高生产效率并能改善人的劳动环境充分体现了研究的 意义 关键词寻迹机器人红外传感器 I
寻迹机器人设计 Abstract Tracing the robot is a simple vision the movement in robots playing a very important role for robot movement position in the process has provided a guarantee of accuracy To robot can find any trace within the region along the line walking automatic bypass obstacles can be parked in designated locations And in a complex environment object recognition independent reasoning path planning and control functions With the development of modern computer technology and applications
自动寻迹搬运机器人设计
摘要 从第一台机器人诞生至今，机器人的制造和发展已走过了半个多世纪的历程，全球工业机器人的装机量已超过百万台，形成了一个巨大的机器人产业。同时，非制造业用机器人近几年也发展迅速，并逐步向实用化发展。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。机器人产业的潜力非常巨大，值得强调的是，“机器人产业”应该是“机器人技术”产业，或者叫机器人产业。正如IT产业不仅限于PC一样，机器人产业也包括所有与机器人技术相关的产业，在产业化大背景的驱动下，不久以后，未来机器人的发展水平将会得到飞跃性的提升。 机器人工程技术与人性化技术的共同发展，使得更多的机器人“德才兼备”，它们将会像人们想象中的机器人那样更接近于人类。目前已经比较成熟的机器人研究领域，使得科学家的研究方向不再像90年代初期那样随波逐流，更多创意化的设计理念被融入到了机器人的研究和制造中。 在未来高精度的产业机器人，高感知能力的家用机器人，以及虚拟仿真技术的研究型机器人将会逐步融入到人类社会的方方面面。也许在未来的某一天，在大街上密布的机器人大军将不再是科幻作品中的镜头。究竟机器人能有怎样的发展呢，下面就和大家一起来展望机器人技术的未来。 在当今社会中，机器人已被广泛的运用到每一个领域，如建筑、
医疗、采矿、核能、农牧渔业、航空航天、水下作业、救火、环境卫生、教育、娱乐、办公、家用等方面，有时它在极其恶劣的条件下工作，做某些单调、频繁和重复的长时间作业，它不仅给人们留下了良好的工作条件，而且给社会带来了巨大的财富。 关键词: 机器人机构制动装置
Abstract Birth date from the first robot, robot manufacturing and development has gone through the course of half a century, the global installed base of industrial robots have been more than a million units to form a giant robot industry. Meanwhile, the non-manufacturing industry has developed rapidly in recent years, robots, and gradually to practical development. Robot manufacturing level, control the speed and control accuracy, reliability continue to improve the robot's manufacturing costs and prices have been declining. Huge potential in the robotics industry, is worth emphasizing that, "the robotics industry" should be "robot technology" industries, or call the robotics industry. As the IT industry is not only limited to the PC like robots and robot industry also includes all technology-related industries in the industry, driven by the background of the near future, the future level of development of the robot will be a leap of improvement. Robot Engineering Technology and the common development of human technology, making more robots "ability and political integrity," they would be like people think of robots as closer to human beings. Is now relatively mature field of robotics,
单片机开发智能寻迹机器人
单片机开发智能寻迹机器人(散件)-完全仿真,在线ISP/IAP烧写 单片机益智系列——智能寻迹机器人是由益芯科技有限公司为科教方便而研发设计。根据现代学校对嵌入式系统开发的需求。依据提高学生实际动手操作能力和思考能力，以加强学生对现实生活中嵌入式系统的应用为参照。智能寻迹机器人全新的设计模式，良好的电路设计，一体化的机电组合，智趣的系统开发，更是成为加强学生学习兴趣的总动源。 智能寻迹机器人采用现在较为流行的8位单片机作为系统大脑。以8051系列家族中的AT89S51/AT89S52为主芯片。40脚的DIP封装使它拥有32个完全IO(GPIO—通用输入输出)端口，通过对这些端口加以信号输入电路，控制电路，执行电路共同完成寻迹机器人。
P0.0，P0.1，P0.2，P0.3分别通过LG9110电机驱动来驱动电机1和电机2。由电机的正转与反转来完成机器人的前进，后退，左转，右转，遇障碍物绕行，避悬崖等基本动作。在机器人前进时如果前方有障碍物，由红外发射管发射的红外信号被反射给红外接收管，红外接管将此信号经过P3.7传送入AT89S52中，主芯片通过内部的代码进行机器人的绕障碍物操作，同时主芯片将P3.7的信号状态通过P2.5的LED指示灯显示出来。机器人行走时会通过P3.5与P3.6的红外接收探头来进行检测。当走到悬崖处时，P3.5或P3.6将收到一个电平信号，此电平信号将通过相应端口传送入主芯片中，主芯片通过内部代码完成机器人的避悬崖操作。同时P3.5与P3.6的信号状态将通过P2.6/P2.7显示出来。在机器人的左转，右转，后退的过程，可以通过观看以P2.0/P0.7为指示灯的运行状态。P0.4为机器人的声控检测端口，在运行为前进状态时，可以能过声控(如拍手声)来控制它的运行与停止。P0.6为机器人的声音输出端。在机器人遇到障碍物时。进行绕障碍物与避悬崖时可以通过此端口控制蜂鸣器发出报警声。当为白天或黑夜时可以通过P0.5端口中的光敏电阻来进行判断，以方便完成机器人夜间自动照明等功能。两个按键以查询/中断两种不同的方式来展现按键操作。你可以按下S1键来进行机器的停止。再按下S2键来进行机器人的运行。这个按键的信息分别被P3.2，P3.4接收到。IR1为红外遥控接收器，这就为机器人进行远程遥控创造了可能。这个红外遥控接收头接收到红外信号时将信号经过P3.3送入到主芯片，主芯片对其进行解密后以不同的方式对机器人进行控制。同时将
浅析寻迹机器人的设计
浅析寻迹机器人的设计 发表时间：2019-11-21T09:45:17.313Z 来源：《教育学文摘》2019年第10期作者：宋奕[导读] 机器人融合了机械、电子、计算机、通讯等多学科领域的知识，是一项综合多学科知识和技能的科技活动机器人走进中小学课堂，把现代化的科学技术知识引入中小学科技教育活动，让孩子们通过机械设计，计算机编程，动手制作，结合日常观察、经验积累，去寻求最完美的解决方案, 从而发展孩子们的动手能力、逻辑思维能力、综合应用能力、创新能力等，激发孩子们的学习、探索、运用电子信息技术的兴趣，提升孩子们的科学素质，培养孩子们的团队合作精神极为有益。 机器人融合了机械、电子、计算机、通讯等多学科领域的知识，是一项综合多学科知识和技能的科技活动。为了更好地开展青少年机器人活动，鼓励更多的青少年机器人爱好者迅速成才，中小学阶段普遍选择设计制作难度适中的寻迹机器人作为机器人活动平台。 寻迹机器人是指能沿一条预定黑线行走的机器人，也叫循迹机器人，或寻线机器人。它是通过灰度传感器识别地面上的黑线轨迹，随时调整自己的运动方向以使自己始终沿着黑线轨迹行走的机器人。 寻迹机器人的设计分为两部分：车体设计和控制器程序设计。 一、寻迹机器人的车体设计 寻迹机器人要能沿一条预定黑线行走，车体应具有前行、后退、左转、右转等机械功能，且转向灵活。并且在沿黑线行走的同时还要能完成设定的任务，那车体还应可方便搭载各种功能模块，比如机械手，控制器等。基于上述要求，寻迹机器人车体的设计一般有以下四种结构情形。 １、前轮驱动 前轮驱动的小车一般是由左右两个动力轮和一个万向轮构成，动力轮位于车头，万向轮位于车尾，如下图所示。该车体结构通过左右动力轮同时正转，实现车体前行；左右动力轮同时反转，实现车体后退；左右动力轮一个正转，另一个反转，或一个正转，另一个停转来实现左转、右转。 ２、后轮驱动 后轮驱动的小车一般是由左右两个动力轮和一个万向轮构成，动力轮位于车尾，万向轮位于车头，如下图所示。该车体结构也是通过左右动力轮同时正转，实现车体前行；左右动力轮同时反转，实现车体后退；左右动力轮一个正转，另一个反转，或一个正转，另一个停转来实现左转、右转。 ３、中轮驱动 中轮驱动的小车一般是由两个动力轮和两个万向轮构成，动力轮位于车体中间，一个万向轮位于车头，另一个万向轮位于车尾，如下图所示。该车体结构通过左右动力轮同时正转，实现车体前行；左右动力轮同时反转，实现车体后退；左右动力轮一个正转，另一个反转，或一个正转，另一个停转来实现左转、右转，并且转向灵活。 ４、四轮驱动 四轮驱动的小车一般是由四个动力轮构成，两个动力轮位于车头，另两动力轮位于车尾，如下图所示。该车体结构通过左右动力轮同时正转，实现车体前行；左右动力轮同时反转，实现车体后退；左右动力轮一个正转，另一个反转，或一个正转，另一个停转来实现左转、右转。并且动力强劲，转向灵活，适用范围广。
智能寻迹机器人的设计说明书
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 前言 当今世界，传感器技术和自动控制技术正在飞速发展，机械电气和电子信息已经不再明显分家，自动控制在工业领域中的地位已经越来越重要，“智能”这个词也已经成为了热门词汇。现在国外的自动控制和传感器技术已经达到了很高的水平，特别是日本，比如日本本田制作的机器人，起仿人双足行走已经做得十分逼真，而且具有一定的学习能力，还据说其智商已经到达6岁儿童的水平。 做为机械行业的代表产品——汽车，其与电子信息产业的融合速度也显著提高，呈现出两个明显的特点：一是电子装置占汽车整车(特别是轿车)的价值量比例逐步提高，汽车将有以机械产品为主向高级的机电一体化方向发展，汽车电子产业也很有课能成为依托整车制造业和用车提升配置而快速成为新的增长点；二是汽车开始向电子化、多媒体化、智能化方向发展，使其不仅作为一种代步工具、同时能具有交通、娱乐、办公和通讯等多种功能。 无容质疑，机电一体化人才的培养不论是国内还是国外，都开始重视起来，主要表现在大学生的各种大型的创新比赛。 为了适应机电一体化的发展在汽车智能化方向的发展要求，提出简易智能小车的构想，目的在于提高学生实际动手操作能力和思考能力，以加强学生对现实生活中嵌入式系统的应用为参照。智能寻迹机器人全新的设计模式，良好的电路设计，一体化的机电组合，智趣的系统开发，更是成为加强学生学习兴趣的总动源。 智能寻迹机器人采用现在较为流行的8 位单片机作为系统大脑。以8051系列家族中的AT89S51/AT89S52 为主芯片，实现能够自主识别黑色引导线并根据黑线走向实现快速稳定的寻线行驶。
循迹机器人
专业综合实验实验报告 项目：自动循迹机器人的设计制作班级：电135班 姓名： 学号： 学期：2016-2017-1
一、实验过程记录调试步骤及方法 1.1实验过程记录 本人在这次实验中负责程序设计及调试工作,本次实验过程主要包括自动循迹机器人数字模型的建立与仿真设计、电路板的焊接、机器人安装与调试四个过程。 1.1.1自动循迹机器人数字模型的建立 本次实验的原理主要是通过对机器人的内、外侧电机的控制来实现对机器人速度和行进方向的控制，即通过主控制器对电机的控制来实现本次实验的目的。为了更好进行硬件设计，我们先建立系统的数学模型，来模拟机器人运动过程中会出现的情况以及定量分析所得到的结果。 本次实验建模我们采用混合法。实验硬件电路设计中，我们采用的四轮结构，驱动系统采用两轮差速驱动方式，后两个轮主要配合实现速度，前轮主要实现方向的确定，假设两侧车轮的运动方向相同，因而建模中不分前轮后轮，只区分内侧车轮和外侧车轮。假定左右两个驱动轮与地面之间没有滑动，也没有侧移，只是做纯粹的滚动，则机器人满足钢体运动规律。 仿真软件为MATLAB，实验中建立的数学模型如图1所示，采用一般PID器进行模拟机器人自动循迹的矫正，其中PID参数为：P=200，I=10，D=50，输出口2、5输出机器人内、外轮的理论转速变化曲线，输出口3、6输出应该给电机的PWM波变化波形，输出口4、7输出机器人内、外轮的实际转速的变化曲线，输出口1输出机器人的偏角的变化波形。 图1机器人的数学模型 1.1.2仿真设计 机器人的数据如下图2所示，机器人的车身宽度为0.15，长度0.22，初始速度为1.3m/s。
基于单片机的简易寻迹机器人设计
目录 摘要............................................................. I ABSTRACT............................................................ II 1.绪论 (1) 1.1课题背景 (1) 1.2国内外的研究现状分析 (1) 1.3课题研究的目的和意义 (2) 2.系统方案设计 (3) 2.1循迹原理 (3) 2.2系统总体框图 (3) 2.3轨迹检测模块 (4) 2.3.1传感器模块 (4) 2.3.2检测放大器方案 (4) 2.4MCU控制模块 (6) 2.5电机及驱动模块 (7) 2.5.1转向和动力 (7) 2.5.2电动机模块 (7) 2.5.3调速系统 (8) 2.5.4电机驱动模块 (9) 2.6电源模块 (9) 2.7显示模块 (10) 2.8系统工作原理 (10) 3.硬件设计 (11) 3.1电源模块设计 (11) 3.1.1 智能车电源设计要点 (11) 3.1.2 低压差稳压芯片LM2940 简介 (11) 3.2单片机最小系统设计 (12) 3.3前向通道设计 (14) 3.4后向通道设计 (20) 3.4.1 后向通道简介 (20) 3.4.2 后轮电机驱动模块设计 (21) 4.软件设计 (25)
4.1系统总体流程图 (25) 4.2PWM调速简介以及实现 (26) 4.3程序的模块化设计 (27) 4.3.1 小车循迹原理流程图 (27) 4.3.2 定时器中断程序流程图 (29) 4.3.3 部分程序设计 (30) 5.仿真结果分析及结论 (33) 5.1 PROTEUS 软件仿真结果 (33) 5.2仿真结果分析 (35) 6.结束语 (36) 致谢 (37) 参考文献 (38) 附件 (39) 文献综述 (45)
ZN02智能寻迹机器人说明
智能寻迹机器人采用现在较为流行的8位单片机作为系统大脑。以8051系列家族中的AT89S51/AT89S52为主芯片。40脚的DIP封装使它拥有32个完全IO(GPIO—通用输入输出)端口，通过对这些端口加以信号输入电路，控制电路，执行电路共同完成寻迹机器人。P0.0，P0.1，P0.2，P0.3分别通过LG9110电机驱动来驱动电机1和电机2。由电机的正转与反转来完成机器人的前进，后退，左转，右转，遇障碍物绕行，避悬崖等基本动作。在机器人前进时如果前方有障碍物，由红外发射管发射的红外信号被反射给红外接收管，红外接管将此信号经过P3.7传送入AT89S52中，主芯片通过内部的代码进行机器人的绕障碍物操作，同时主芯片将P3.7的信号状态通过P2.5的LED指示灯显示出来。机器人行走时会通过P3.5与P3.6的红外接收探头来进行检测。当走到悬崖处时，P3.5或P3.6将收到一个电平信号，此电平信号将通过相应端口传送入主芯片中，主芯片通过内部代码完成机器人的避悬崖操作。同时P3.5与P3.6的信号状态将通过P2.6/P2.7显示出来。在机器人的左转，右转，后退的过程，可以通过观看以P2.0/P0.7为指示灯的运行状态。P0.4为机器人的声控检测端口，在运行为前进状态时，可以能过声控(如拍手声)来控制它的运行与停止。P0.6为机器人的声音输出端。在机器人遇到障碍物时。进行绕障碍物与避悬崖时可以通过此端口控制蜂鸣器发出报警声。当为白天或黑夜时可以通过P0.5端口中的光敏电阻来进行判断，以方便完成机器人夜间自动照明等功能。两个按键以查询/中断两种不同
的方式来展现按键操作。你可以按下S1键来进行机器的停止。再按下S2键来进行机器人的运行。这个按键的信息分别被P3.2，P3.4接收到。IR1为红外遥控接收器，这就为机器人进行远程遥控创造了可能。这个红外遥控接收头接收到红外信号时将信号经过P3.3送入到主芯片，主芯片对其进行解密后以不同的方式对机器人进行控制。同时将用户的按键信息通过P2端口上LED数码管显示出来。P3.0、P3.l 中COM端口的加入，让你完全可以用电脑对其进行控制。你可以通过对串口发送数据，数据会被显示到LED数码管中，并让机器人执行相应的功能。电脑的串口软件要求波特率为9600。8位数据位，这时你就可以快乐的用电脑来对它进行你的完全控制了。 功能的组合多样，使得学生可以充分发挥自主能力，制作出不同的机器人。它为学校进行机器人竞赛和毕业项目设计建立了实物平台，是学校教师授课变得更轻松有趣。同时也能改变学生学习模式和激发学习兴趣。更是作为验证学生学习效果的有力工具。良好的电路板设计，让学生制作变得方便容易，其大大提高了学生的制作成功率。提高了学生对电子电路的兴趣，更是教学过程中不可或缺的教具。