避崖机器人的设计毕业设计(编辑修改稿)

避崖机器人的设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

发展。 进入 80 年代后，机器人生产继续保持 70 年代后期的发展势头。 到 80 年代中期机器人制造业成为发展最快和最好的经济部门之一。 到 20 世纪 80年代后期，由于传统机器人用户应用工业机器人已趋饱和，从而造成工业机器人产品的积压，不少机器人厂家倒闭或被兼并，使国际机器人学研究和机器人产业出现不景气。 到 90年代初，机器人产业出现复苏和继续发展迹象。 但是，好景不长， 1993～ 1994年又出现低谷。 1995 年以来，世界机器人数量逐年增加，增长率也较高。 到 20xx 年，服役机器人约 100 万台，机器人学仍然维持较好的发展势头，满怀希 望跨入 21 世纪。 应用范围遍及工业、科技和国防的各个领域 在日本，工业机器人应用的最多的工业部门依次为家用电器制造、汽车制造、塑料成型、通用机械制造和金属加工等工业。 在美国，制造工业中的焊接、装配、搬运装卸、铸造和材料加工所使用的机器人占多数；其次则为喷漆和精整用机器人。 在前苏联国家，机器人的应用范围包括钟表和汽车零件的组装、原子能电站的维护、锻压加工、水下作业、装卸作业以及对人体有害物资的化学处理等。 —— 机器人学 机器人技术的迅速发展，已对许多国家的工业生产、太空和海洋探索、 国防以及整个国民经济和人民生活产生了重大影响，而且这种影响必将进一步扩大。 当一种工业、技术和经济发生重大变化时，总是要求科学和教育系统发生与之相适应的调整和发展。 发展知识经济对机器人的需求和机器人工业的迅速发展，为机器人学的建立奠定了基础。 现在，机器人学这一新学科已从它的幼年时代转入朝气蓬勃的青年时代。 许多国家先后成了机器人协会或学会。 在美国、英国、瑞典和日本等国，还设立了机器人会议（ ISIP）、国际工业机器人技术会议（ CIRT）、国际自控联（ IFAC）等等。 在我国， 1985 年已先后在几个学会内设立了机器 人专业委员会，以组织和开展机器人学科的学术交流，促进机器人技术的发展，提高我国机器人学的学术水平和技术水平。 中国人工智能学会智能机器人学会也于 1993 年成立。 并成功地举办了四次全国性的学术会议。 从1987 年起，由中国电子学会、中国自动化学会、中国人工智能学会、中国机械工程学会、中国汽车工程学会、中国宇航学会、国家 863 计划智能机器人专家组、国家 863 计划空间机器人专家组和中国机器人工程协会等联合举办的全国机器人学术讨论会，每两年左右举办一次。 目前在工业上运行的 90%以上的机器人 ，都不具有智能。 随着工业机器人数量的快速增长和工业生产的发展，对机器人的工作能力也提出更高的要求，特别是需要各种具有不同程湖南科技大学本科毕业论文（设计）用纸 NO: 8 度智能的机器人和特种机器人。 在我国，也已把智能机器人列入国家高技术计划，足以证明政府有关部门对发展智能机器人的高度重视。 经过近 15 年的努力，我国的智能机器人研究与开发已取得丰硕成果。 湖南科技大学本科毕业论文（设计）用纸 NO: 9 2 避崖机器人的设计总方案 避崖机器人的设计任务及描述 设计任务：用单片机及其相应的各种必要硬件组成的一个简单的避崖机器人，要求这个机器人在 移动的过程当中能够检测到白底的边缘，避开边缘继续运动，当碰到障碍物时也能自动避开，若检测到边缘步进电机伴有音乐或声音报警。 场景图 机器人障碍物白色边界白色线障碍物障碍物障碍物白色线场景描述 用白色线将设在一个空房间内 4个障碍物及一条白色线围起来 ,机器人从 A 点出发绕过障碍物及避过白线到达 B 点。 其中白线代表悬崖。 避崖 机器人的基本设计方案 设计思想：我国的机器人专家从应用环境出发，将机器人分为两大类，即工业机器人和特种机器人。 所谓工业机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人， 而特种机器人则是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人，包括：服务机器人、水下机器人、娱乐机器人、军用机器人、农业机器人、机器人化机器等。 在特种 湖南科技大学本科毕业论文（设计）用纸 NO: 10 检测信号 机器人中，有些分支发展很快，有独立成体系的趋势，如服务机器人、水下机器人、军用机器人、微操作机器人等。 目前，国际上的机器人学者，从应用环境出发将机器人也分为两类：制造环境下的工业机器人和非制造环境下的服务与仿人型机器人，这和我国的分类是一致的。 基本设计方案：基本设计方案：设计的机器人在软件及硬件的支持下能够发现障碍并自主的躲避障碍 ,选择一条可行的路径。 其中发现障碍我选择红外传感器 ,可测一定范围的距离。 在测定范围内可以发现障碍物 ,测定障碍物距离达到避障目的。 避崖机器人装有红外光电收发一体光电管，用来识别地面黑白颜色。 白色的地面有反光，黑色的地面无反光 ,从而达到避崖目的。 避崖机器人的总方案 避崖机器人的控制系统的功能框图如图 ： 图 避崖机器人的控制系统的功能图 对避崖机器人方案的理想设计 在本文中，我们将避崖机器人的设计过程主要分成两个大部 分来分析：避障部分和避崖部分。 避障部分的设计 检测障碍物，必须充分收集周围环境信息，对其分析，最后确定障碍物的位置信息。 常用的检测手段有主动式和被动式。 前者主动发射信号，再对的反射回的信号进行分析处理。 被动式检测直接分析接受到的外部环境信号，要求系统自身信号处理能力较高。 在本设计中我们选用了被动式检测手段。 传感器位置如图 所示， 4 个传感器分布在以 为半径检测信号 LED，数码管屏 ,喇叭 电动机 驱动电路 控制器 传感器 湖南科技大学本科毕业论文（设计）用纸 NO: 11 的圆上，相隔角度为 45 度，前方可测量范围 120 度，可以计算得到，两两传感器间的死区为 40cm，测量最大有效距离是 350cm，超过 该值则认为前方没有障碍物。 错误 ! C B D A 45度 图 坐标标定 机器人运动方案的确定： 机器人的运动速度设置为较小（可以是 /s ）每次转向转角 15度， 6个传感器认为左、中、右三组，以每组传感器测量小的值为该组传感器量到的障碍物距离，测量中会出现图 中的几种情况。 (1)三组传感器的值都不等于 1：图 (a)为这种情况，三组传感器都探测到了障碍物。 图 (a)中 ， d 大于 d1，此时机器人应向右转，反之，与图 (a)情况对称，如果 dr 大于 d1，则机器人应向左转。 (2)两组传感器的值不等于 1:图 (b)， (c)， (d)都属于这种情况。 图 (b)中，机器人正前方没有障碍，则机器人保持原来前进方向，不做转动；图 (c)中， dcdr*cos(H)，dl=1，则机器人应该向右转；或者与之对称， dcdl*cos(H)， dr=1，则左转。 图 (d)与图 (c)条件相反， dcdr*cos(H)， dl=1，则左转， dcdl*cos(H)， dr=1，则右转。 (3)仅一个传感器的值不等于 1:图 (e)和图 (f)均是这种情况，对于图 (e)中情况，左右都不存在障碍，则默认右 转；图 (f)中， dc=dr=1,则右转，对称可知，dc=dl=1，则左转。 湖南科技大学本科毕业论文（设计）用纸 NO: 12 图 移动机器人与障碍的相对位置关系 (4)两个传感器感受到障碍物 :图 (b)d1与 dr之间如有足够的角度且两障碍物之间有足够的距离可以让机器人通过 ,则机器人调整方向 ,从中间通过。 但在本设计中考虑到性价比我们只选择了三个接触传感器分别装在机器人的左、中、右三部位。 避崖部分的设计 避崖机器人装有红外光电收发一体光电管 CNY70，作为机器人的“ 眼睛”，用来识别地面黑白颜色。 白色的地面有反光，黑色的地面无反光。 （注：本避崖机器人只限定在室内的理想环境中运行，环境桌面为白色，周围避崖部分为黑色）。 同时也可设定程序使本机器人具有寻迹功能，原理大致相当，按照黑色轨道（白底上用黑色胶布贴成）声控启动寻迹，按黑色轨道行走，当左右光电管接受到白色反光信号时，说明机器人已偏离黑线，则程序自动调整电机转向，从而沿黑线行走。 红外光电收发电路原理如图 所示。 dr(1) dc(1) (f) X Y (e) Y d1(1) dc dr(1) (d) dr dc d1(1) Y dr d1(1) dc Y (c) X (b) X dr d1 Y X Y (a) d1 dc dr X X d1 湖南科技大学本科毕业论文（设计）用纸 NO: 13。