机器人小车课程设计

毕 业 设 计(论 文)

题目 智能机器人小车

智能机器人小车

摘要

智能作为现代社会的新产物，是以后的发展方向，他可以按照预先设定的模式在一个特定的环境里自动的运作，无需人为管理，便可以完成预期所要达到的或是更高的目标。本设计主要体现多功能小车的智能模式，设计中的理论方案、分析方法及特色与创新点有一定的参考意义。同时小车可以作为玩具的发展对象，为中国玩具市场技术含量的缺乏进行一定的弥补，实现经济收益，形成商业价值。

整个小车平台主要以51单片机为控制核心，通过自动控制实现前进停止行驶；通过红外线传感器,实现小车的自适应巡航、避障等功能。

设计采用对比选择，模块独立，综合处理的研究方法。通过翻阅大量的相关文献资料，分析整理出有关信息，在此基础上列出不同的解决方案，结合实际情况对比方案优劣选出最优方案进行设计。最后将各个调试成功的模块结合到小车的车体上，结合程序，通过单片机的控制，将各模块有效整合在一起，达到所预期的目标，完成最终设计与制作，能使小车在一定的环境中智能化运转。

关键词：智能，红外线传感器，自动寻迹，

2 2

Abstract

Smart as a new

基于ARM的智能机器人小车控制系统设计

1 引言

机器人小车是一个集环境感知、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。随着传感技术、计算机科学、人工智能及其它相关学科的迅速发展，机器人小车正向着智能化的方向发展。机器人小车要具有智能其必须具有感知作业环境的能力、任务规划的能力以及决策的能力。从系统硬件层次上讲，机器人小车必须具有丰富的传感器，功能强大的控制计算机以及灵活精确的驱动系统。随着控制系统研究的深入，采用复杂的控制算法已成为必然，这使得软件的复杂度和程序代码增加。而单片机作为控制系统的微处理器，在数据处理和代码存储等方面都已经无法满足系统的需求，ARM微处理器资源丰富，具有良好的通用性，其主要优点是高性能、低价格、低功耗。ARM本身是32位微处理器，但却集成了16位的Thumb指令集，这使得ARM可以代替16位的处理器如51系列单片机使用，同时具有32位处理器的速度。基于ARM的嵌入式系统其性能优良，移植性好，已广泛应用在各个行业，因此将ARM微处理器应用于机器人小车的控制系统是一种较好的选择。 2 机器人小车控制系统结构

机器人小车底盘采用四轮结构，前轮为万向轮，起支撑作用，不起导向作用。两个后轮为驱动轮，采

智能机器人课程设计

总结报告

姓 名： 组 员：

指导老师: 时 间:

一、课程设计设计目的

了解机器人技术的基本知识以及有关电工电子学、单片机、机械设计、传感器等相关技术。初步掌握机器人的运动学原理、基于智能机器人的控制理论，并应用于实践。 通过学习，具体掌握智能机器人的控制技术，并使机器人能独立执行一定的任务。

基本要求：要求设计一个能走迷宫(迷宫为立体迷宫)的机器人。要求设计机器人的行走机构，控制系统、传感器类型的选择及排列布局。要有走迷宫的策略（软件流程图）。对于走迷宫小车控制系统设计主要有几个方面：控制电路设计，传感器选择以及安放位置设计，程序设计

二、总体方案

2.1 机器人的寻路算法选择

将迷宫看成一个m*n的网络，机器人通过传感器反馈的信息感知迷宫的形状，并将各个节点的与周围节点的联通性信息存储于存储器中，再根据已经构建好的地图搜索离开迷宫的路径。这里可选择回溯算法。对每个网格从左到右，每个网格具有4个方向，分别定义。并规定机器人行进过程中不停探测前方是否有障碍物，同时探测时按左侧规则，进入新网格后优先探测当前方向的左侧方向。探测过程中记录每个网格的四个方向上的状态：通路、不通或未知，探测得到不同

绪论

喷漆机器人【spray painting robot】 可进行自动喷漆或喷涂其他涂料的工业机器人。中国研制出几种型号的喷漆机器人并投入使用，取得了较好的经济效果。喷漆机器人主要由机器人本体、计算机和相应的控制系统组成，液压驱动的喷漆机器人还包括液压油源，如油泵、油箱和电机等。多采用5或6自由度关节式结构，手臂有较大的运动空间，并可做复杂的轨迹运动，其腕部一般有2～3个自由度，可灵活运动。较先进的喷漆机器人腕部采用柔性手腕，既可向各个方向弯曲，又可转动，其动作类似人的手腕，能方便地通过较小的孔伸入工件内部，喷涂其内表面。喷漆机器人一般采用液压驱动，具有动作速度快、防爆性能好等特点，可通过手把手示教或点位示数来实现示教。喷漆机器人广泛用于汽车、仪表、电器、搪瓷等工艺生产部门。

机器人首先是从美国开始研制的。1958年美国联合控制公司研制出第一台机器人。它的结构特点是机体上安装一回转长臂，端部装有电磁铁的工件抓放机构，控制系统是示教型的。

日本是工业机器人发展最快、应用最多的国家。自1969年从美国引进两种典型机器人后，大力从事机器人的研究。目前工业机器人大部分还属于第一代，主要依靠人工进行控制；控制方式则为开环式，没有识别能力；改进

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智能机器人课程设计

设计题目：灭火智能机器人的设计和实现z. .

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目录

第1章机器人系统总体方案设计 (3)

1.1 设计目标 (3)

1.2 机器人功能设计及指标要求 (3)

1.3 机器人系统总体结构设计 (4)

第2章机器人系统硬件详细方案设计 (5)

2.1 传感器选型 (5)

2.1.1 超声波测距传感器 (5)

2.1.2 红外避障传感器 (5)

2.1.3 火焰传感器 (5)

2.2 机器人系统硬件连接图 (6)

2.2.1 STM32单片机最小系统 (6)

2.2.2 电源模块 (7)

2.2.3 红外避障传感器 (7)

2.2.4 超声波测距传感器 (8)

2.2.5 火焰传感器 (8)

2.2.6 电机驱动模块 (8)

第3章机器人系统软件详细方案设计 (9)

3.1 主函数 (9)

3.2 超声波测距程序 (10)

3.3 红外避障引脚设置程序 (12)

3.4 电机驱动程序 (12)

3.5 火焰检测程序 (12)

第4章机器人系统开发调试步骤 (13)

4.1 传感器选型和引脚分配 (13)

4.2 传感器独立测试 (13)

4.2.1 超声波测距传感器测试 (13)

4.2.2 红外避障传感器测试 (13)

4.2.3 火焰传感器测试 (13)

4.3 电机独

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《未来的机器人小学作文》，由小编推荐，欢迎大家阅读与参考！

【一】：未来的机器人

2142年5月11日，第一台超及电脑机器人出世了。每秒可以算10000亿次他被广泛用在山东、福建、北京、内蒙古、南京、香港在美国有特拉华、马里兰、哥伦比亚特区、密执安、明尼苏达、纽约、俄亥俄、宾夕法尼亚、明尼苏达。家务机器人物美价廉，它不但会干家务活，还有其他一些特别的功能。机器人身上有好多按钮，都是关于做家务的，只要按一下需要做的家务，机器人就会马上去做。做家务的时候它非常细心，只要发现一点垃圾，就会把它清理干净，让你家变得一尘不染。四年级:南川

【二】：未来的机器人

有没有人想过未来的机器人会是怎么样呢，我想过，未来的机器人一定特别棒！

未来的机器人无论五官、身体、皮肤、生存和爱情和正常人一样，同时能教人怎么生存还可以教育人类不做坏事，改邪归正，能看穿人心里的任何事情，能帮助你学习，鼓励你工作。

未来的机器人也分男女性别，女生机器人和普通女生一样，会跳绳，会玩过家家，会玩洋娃娃，会

1 概述

一、 PLC的基本概念

在PLC的发展过程中，美国电器制造商协会（NEMA）经过四年的调查，于1980年把这种新型的控制器正式命名为可编程控制器（Programmable Controller）,英文缩写为PC，并且作如下定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的是的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它使用可编程序的存储器来存储指令，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制，计数，计时和算术运算等操作的指令。并且通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关外部设备，都应按易于与工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”

定义强调了PLC应直接应用于工业环境，它必须有很强的抗干扰能力，广泛的适应能力和应用范围。这是区别于一般微机控制系统的一个重要特征。

1. PLC的发展

PLC自问世以来，经过40多年的发展，在美，德，日等工业发达的国家已成为重要的产业之一。世界总销售额不断上升，生产厂家不断涌现，品种不断翻新，产量产值大幅度上升而价格不断下降。

目前，世界上有200多个厂家，较有名的公司有美国：AB通用电气，莫迪康公司；日本：三菱，富士，欧姆龙，松下电工等：德国：西门子公司；法国：TE施耐德

燕山大学

课程设计说明书题目：双轮自平衡小车机器人系统设计与制作

学院（系）：机械工程学院

年级专业：12级机械电子工程

组号：3

学生：

指导教师：史艳国建涛艳文史小华庆玲

唐艳华富娟晓飞正操胡浩波

日期： 2015.11

燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）：机械工程学院基层教学单位：机械电子工程系

摘要

两轮自平衡小车是一种非线性、多变量、强耦合、参数不确定的复杂系统，他体积小、结构简单、运动灵活，适合在狭小空间工作，是检验各种控制方法的一个理想装置，受到广大研究人员的重视，成为具有挑战性的课题之一。

两轮自平衡小车系统是一种两轮左右并行布置的系统。像传统的倒立一样，其工作原理是依靠倾角传感器所检测的位姿和状态变化率结合控制算法来维持自身平衡。本设计通过对倒立摆进行动力学建模，类比得到小车平衡的条件。从加速度计和陀螺仪传感器得出的角度。运用卡尔曼滤波优化，补偿陀螺仪的漂移误差和加速度计的动态误差，得到更优的倾角近似值。通过光电编码器分别得到车子的线速度和转向角速度，对速度进行PI控制。根据PID控制调节参数，实现两轮直立行走。通过调节左右两轮的差速实现小车的转向。

制作完成后，小车实现了在无线蓝牙通讯下前进、后退、和左右转向的基本动作。此外小车能在正常条

乐高机器人转弯的小车

转弯的小车(小车动起来)

活动目标：探索什么样的轮子可以让小车转弯。通过比较的方法来得出科学的结论。

活动材料：9645乐高动力机械套装

集体活动：

汽车不可能永远笔直地行驶，否则要么撞，要么掉进哪里去？

通过一些联系引出汽车转弯的探究任务？

比如：问每个学生的家住在哪里？学校在哪里？可以笔直地过来吗？

观察原由的车的结构是否适合转弯？

安静仔细地听，让学生听到摩擦的声音。向学生解释，有摩擦，就说明转弯是非常困难的。说明轮子组装得有问题。

小组活动：

把小车的前轮拆下来，独立探究：

乐高机器人转弯的小车

小组讨论，分析，什么样的轮子是适合转弯的？

这样的轮子适合转弯吗？

可以让学生想办法去改进。

记录与交流：

1. 在纸上画一条弯曲的公路轨迹，试试什么样的轮子是适合转弯的。

如果轮子能够顺利转过这个弯道，把轮子的连接方法记录下来。

2. 在黑板上的弯曲道路上，向同学们展示你的轮子。是不是转弯的时候没有感觉到明显的阻力？

或者把你桌子上的书本当作街角，来演示你的轮子的转弯过程。仔细地听听是否有摩擦？

乐高机器人转弯的小车

3. 设计并搭建一辆车子，有方向盘可以控制前轮方便地转弯。

小组讨论，把对“小车从斜面上行驶下来”的结论写下来：

教学建议：

1. 首先要让学生明确一点

运料小车课程设计

姓 名： 学 号： 专 业： 指导老师：

目录

一、引言 二、设计方案 2.1 控制要求 2.2 方案设计 三、硬件设计

3.1 可编程控制器PLC输入/输出分配表 3.2 PLC接线图 3.3 主电路 四、软件部分 4.1 流程图 4.2 梯形图 4.3 测试结果 五、总结

一、引言

随着社会迅速的发展，各机械产品层出不穷。控制系统的发展已经很成熟，应

用范围涉及各个领域，例如：机械、汽车制造、化工、交通、军事、民用等。PLC专为工业环境应用而设计，其显著的特点之一就是可靠性高，抗干扰能力强。PLC的应用不但大大地提高了电气控制系统的可靠性和抗干扰能力，而且大大地简化和减少了维修维护的工作量。PLC以其可靠性高、抗干扰能力强、

编程简单、使用方便、控制程序可变、体积小、质量轻、功能强和价格低廉等特点，在机械制造、冶金等领域得到了广泛的应用‘

运料小车控制系统采用了PL