机械专业设计-小车避障毕业论文.docx

机械专业设计
设计说明书
设计题目: 小车避障
设计者:
指导教师:
完成日期:
目录
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绪论
机器人是先进制造技术和自动化装备的典型代表,是人造机器的“终极”形式。它涉及到机械、电子、自动控制、计算机、人工智能、传感器、通讯与网络等多个学科和领域,是多种高新技术发展成果的综合集成,因此它的发展与众多学科发展密切相关,代表了高科技发展的前沿。随着电子技术的不断发展人们发明了各式各样的具有感知,决策,行动和交互能力的机器人,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、宇航不断提高,并且迅速地改变着人们的生活方式,随着它在人类生活领域中的应用不断扩大,将会给人们的生产生活带来了巨大的影响。
在国外机器人的发展有如下趋势。一方面机器人在制造业应用的范围越来越广阔,其标准化、模块化、网络化和智能化的程度越来越高,功能也越来越强,并向着技术和装备成套化的方向发展;另一方面,机器人向着非制造业应用以及微小型方向发展,如表演型机器人,服务机型器人,机器人玩具等。国外研究机构正试图将机器人应用于人类活动的各个领域。
在我国机器人主要应用于工业制造领域,我国工业机器人现在的总装机量约为120000台,其中国产机器人占有量约为 1/3,即40000多台。与世界机器人总装机台数7500万台相比,中国总装机量仅占万分之十六[1] 。对中国这样一个拥有13亿人口的大国来说,仅在机器人数量上就和发达国家有着很明显的差距。因此大力发展我国的机器人事业刻不容缓。智能小车可以理解为机器人的一种特例,它是一种能够通过编程手段完成特定任务的小型化机器人。与普遍意义上的机器人相比智能小车制作成本低廉,电路结构简单,程序调试方便,具有很强的趣味性,为此其深受广大机器人爱好者以及高校学生的喜爱。全国大学生电子设计竞赛每年都设有智能小车类的题目,由此可见国家对高校机器人研究工作的重视程度。
其实智能车,就是一个机器人,其可以分为三大结构:传感器检测、机械执行、中央处理器。智能车通过感知导引线和障碍物,可以实现避障等功能,且可以通过一套完整的控制策略,改善小车的行驶状况,达到更加稳定的状态。
要完成上述的功能设计,传感检测部分可以采用能够感知清晰的图像的摄像头,或者选用人们常用的光电对管传感器来感测路况。而智能小车的机械部分,可以采用四轮车(带有舵机)、或者三轮车(前轮为万向轮),电机则只需使用直流电机即可。对于主控芯片CPU,我们选择简单易用的51单片机或高级复杂额ARM等芯片,通过配合软件编程,可以很好的实现自动寻迹、避障的功能


机器人避障是机器人智能控制的一个基本功能。机器人避障可以有不同的方法,这里只介绍一种基本的思路和方法。当机器人前方安装有三个传感器而且探测距离不同时,在前进过程中,远距离传感器先探测到物体后,作出动作,改变运动方向,如果改变方向没有障碍物或运动轨迹可以避开障碍物,则改变一次方向即可完成任务,但当机器人调整角度较小,运动轨迹中,半个身体不能够避开障碍物时,机器人近距离探测传感器还可以控制机器人调整姿态,避开障碍物。

避障小车是运用AT89S52为核心芯片、以3个光电传感器、以及2个电机为基本构架。通过传感器模块精确测距离远近,将模拟电流信号转化成数字信号,通过改变高低电平,向芯片传送高电平1,表示前方无障碍。遇到障碍时,正前方传感器由1变0,表示前方有障碍,通过芯片驱动电机,右轮正转,左轮反转,车子向右转。当左侧遇到障碍,左侧传感器由1变0,左轮正转,右轮反转,车子向右转。当右侧遇到障碍,右侧传感器由1变0,右轮正转,左轮反转,车子向左转。当三个方向都有障碍,传感器同时从1变成0,两轮停止转动,小车停止。

图 1小车正面图

我们选择搭建一个四轮车(后轮驱动),因为这种模型是我们在生活中最常见,也常使用的。
我们选用了132x180的带小孔的板子作为小车的