毕业论文-动循迹避障小车设计.docVIP

引言 随着科技的发展，机器人的运用和发展已经遍及机械，冶金，电子，交通，宇航，国防等领域。随着科技的发展，机器人的智能水平也在不断发展着，并且在不断的影响着人们的生活方式。人们探索，发展机器人技术的最终梦想是能制造出替代人们劳动并且从各方面服务人们生活的机器人，并且坚信着未来这个梦想会慢慢实现的。 随着科学技术的发展和现实生产的需求，机器人的种类也越来越多，而作为机器人中重要的感觉器传感器的种类也随之越来越多，机器人中的传感器就相当于人的感觉器官，是机器人自动行动和智能完成任务的重要部件。视觉的典型应用领域为自主式智能导航系统，对于视觉的各种技术而言图像处理技术已经相当发达，而基于图像的理解技术还很落后，机器的视觉要通过大量的运算才能识别一些简单的目标。就目前而言视觉传感器的核心器件是摄像管或CCD，目前的CCD已经能自动聚焦，但从价格，使用方式等各方面而言在机器人运用中CCD并不占优势。因此在只要求粗略感觉的机器人运用中使用普通传感器无论从编程还是价格上更有优势。 作为机器人的核心技术是CPU和软件系统的执行效率和智能化程度，经过人们不断的开发和积累并随着科技和嵌入式系统的不断发展优化，现在的机器人已经具有了很大程度的智能，并且能初步具有自主学习能力，在这方面日本做的比较好，已经能生产用于生活实用的智能机器人。同时在开发机器人的同时开发出来的技术有很多也在不断被用于生活生产的各方面。 本次设计的机器人要实现自动导引和避障功能就必须要感知导引线和障碍物，就相当也要给机器人一个视觉功能。循迹避障系统是救援小车的智能系统，使小车能根据传感器收集到的外部环境数据实现自动识别路线，判断并自动避开障碍物，选择正确的进行路线，并根据传感器收集到的信息完成任务。 作为循迹小车，可以分为三大组成部分：传感器检测部分，执行部分，CPU。小车要实现自动循迹，自动避障等功能，要能感知引导线和障碍物。实现小车自动寻线，选择正确的路线，并在检测到障碍物时能自动避障。基于上述要求，小车传感器就不要求有清晰的图像，只要求能粗略感知。因此可考虑红外反射式传感器。在小车执行部分，由直流电机来充当，主要控制小车的行进速度和转向。单片机驱动直流电机有两种方案：第一，不占用单片机资源，选择带有PWM功能的单片机；第二，通过程序，模拟PWM输出调剂，占用一定的资源，但单片机型号比较多，利于应用。所以考虑实际情况，本次选择第二种方案。CPU选用国产的stc12C5A60S2就已经能很好完成任务了。 现智能小车发展很快，从智能玩具到各行各业到有运用。其基本上功能有循迹，避障，检测，入库等。随着传感器的发展和嵌入式技术的发展，智能小车已经获得越来越多的人工智能，并且智能小车的体积也越来越小，功能趋于集成化，智能化。在人工智能方面做的比较好的是日本方面，并且有很多技术运用到了实际生活生产中了。就智能小车现状来说，虽然说运用的并不是十分多但生产中还是扮演着很重要的角色，并在一些危险工作地方一定程度上代替人的工作，去完成危险繁琐重复的工作。 1 方案的设计与论证 根据要求，确定如下方案：在现有玩具车的基础上，加装光电检测器实现对电动车的速度、位置、运行状况的实时测量，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，可满足对系统的各项要求 单片机发出脉冲信号的比即可决定PWM放大器输出的电压平均值的大小。表1-1为L298驱动电机控制方式表，可以通过下表配合软件编程可以很好的实现对小车的有效控制。 表1-1 L298驱动电机控制方式 IN1 IN2 OUT1 OUT2 方式 1 1 1 0 1 0 前进 1 1 0 1 0 1 后退 1 1 1 0 0 1 掉头 0 0 0 0 0 0 停止 1.5 电源模块 从小车的体积，重量和功耗等方面综合考虑，为使小车体积小行动灵活动力充足，本系统决定采用电池供电，本设计考虑了如下几种方案为系统供电。 方案一： 采用6节1.5V干电池供电，电压达到9V，经7812稳压后给支流电机供电，然后将9V电压再次降压、稳压后给单片机系统和其他芯片供电。但干电池电量有限，使用大量的干电池给系统调试带来很大的不便，同时会使的小车的体积变的过于庞大和比较重，显的很笨重不利于小车的灵活性使电机的负载增加。同时因为小车的耗电量比较大，用干电池供电费用比较大。但却具有容易获得，更换电池方便的特点。 方案二： 采用3节4.2V可充电式锂电池串联共12.6V给直流电机供电，经过7812的电压变换后给支流电机供电，然后将12V电压再次降压、稳压后给单片机系统和其他芯片供电。锂电池的电量比较足质量轻体积小，并且可以充电，