開題報告智能循跡機器人設計(軟件部分）

1、<p>　　畢業(yè)設計（論文）開題報告</p><p><b>　　自動化</b></p><p>　　智能循跡機器人設計(軟件部分）</p><p>　　一、選題的依據及意義 </p><p>

2、　　智能化作為現代社會的新產物，是以后的發(fā)展方向，他可以按照預先設定的模式在一個特定的環(huán)境里自動的運作，無需人為管理，便可以完成預期所要達到的或是更高的目標。同遙控機器人不同，遙控機器人需要人為控制轉向、啟停和進退，比較先進的遙控機器人還能控制其速度，而智能機器人，則可以通過計算機編程來實現其對行駛方向、啟停以及速度的控制，無需人工干預，是一個集環(huán)境感知、規(guī)劃決策，自動行駛等功能于一體的綜合系統(tǒng)，它集中地運用了計算機、傳感、信息、通信、

3、導航、人工智能及自動控制等技術，是典型的高新技術綜合體。所以關于機器人的研究也就越來越受人關注，本設計就是在這樣的背景下提出的，為了適應機電一體化的發(fā)展在機器人智能化方向的發(fā)展要求，提出簡易智能機器人的構想，目的在于：通過獨立設計并制作一臺具有簡單智能化的簡易機器人，獲得項目整體設計的能力，并掌握多通道多樣化傳感器綜合控制的方法。</p><p>　　1、加深課堂上的學習</p><p>

4、　　由于單片機教學例子有限，因此，開展智能循跡智能機器人的研究工作，正適合自動化專業(yè)，能綜合學生課堂上的知識來實踐，使學習者更好的了解單片機的發(fā)展，而制作智能機器人為自動化專業(yè)學科的學生學習和掌握單片機技術有很大的幫助，對自動化專業(yè)學科的學生進一步鞏固已學知識加深已學知識起到促進作用，引導和激勵學生實事求是、刻苦鉆研、勇于創(chuàng)新、多出成果、提高素質，發(fā)現和培養(yǎng)一批在學術科技上有作為、有潛力的優(yōu)秀人才。通過此次的單片機循跡機器人制作，使學生

5、從理論到實踐，初步體會單片機的設計、制作、調試和成功完成項目的過程及困難，以此學會用理論聯系實際，更能通過對實踐中出現的不足與學習來補充教學上的盲點。</p><p>　　2、從理論轉為實際運用</p><p>　　智能機器人在網絡環(huán)境下利用信息技術、智能控制技術、自動控制、模式識別、傳感器技術、電氣、計算機和機械等多個學科的，近年來，智能機器人在野外、道路、現代物流及柔性制造系統(tǒng)中都有廣

6、泛運用，已成為人工智能領域研究和發(fā)展的熱點。</p><p>　　二、國內外研究概況及發(fā)展趨勢</p><p>　　研制機器人的最初目的是為了幫助人們擺脫繁重勞動或簡單的重復勞動，以及替代人到有輻射等危險環(huán)境中進行作業(yè)，因此機器人最早在汽車制造業(yè)和核工業(yè)領域得以應用。隨著機器人技術的不斷發(fā)展，工業(yè)領域的焊接、噴漆、搬運、裝配、鑄造等場合，己經開始大量使用機器人。另外在軍事、海洋探測、航天、

7、醫(yī)療、農業(yè)、林業(yè)甚到服務娛樂行業(yè)，也都開始使用機器人。</p><p>　　1、國內外機器人的主要應用方面</p><p>　　從機器人的用途來分，可以分為兩大類：軍用機器人和民用機器人。 軍用機器人主要用于軍事上代替或輔助軍隊進行作戰(zhàn)、偵察、探險等工作。根據不同的作戰(zhàn)空間可分為地面軍用機器人、空中軍用機器人(即無人飛行機)、水下軍用機器人和空間軍用機器人等。軍用機器人的控制方式一般有自主

8、操控式、半自主操控式、遙控式等多種方式。</p><p>　　在民用機器人中，各種生產制造領域中的工業(yè)機器人在數量上占絕對多數，成為機器人家族中的主力軍。其它各種種類的機器人也開始在不同的領域得到研究開發(fā)和應用，其中工業(yè)機器人最為突出。工業(yè)機器人是機器人中數量和種類最多的一種機器人，廣泛用于工業(yè)領域的各行各業(yè)。工業(yè)機器人一般由機械本體、控制器、和檢測傳感裝置等構成，是一種仿人操作、自動控制、可重復編程、能在三維空

9、間完成各種作業(yè)的自動化生產設備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產。它對穩(wěn)定、提高產品質量，提高生產效率，改善勞動條件和產品的快速更新換代起著十分重要的作用。</p><p>　　工業(yè)機器人并不是在簡單意義上代替人的勞動，它既有人對環(huán)境狀態(tài)的快速反應和分析判斷能力，又具有機器可長時間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，從某種意義上說它也是機器的進化過程產物。機器人技術是綜合了計算機、控制論、機構學、信息和傳感技

10、術、人工智能、仿生學等多學科而形成的高新技術，是當代研究十分活躍、應用日益廣泛的領域。機器人應用情況，是一個國家工業(yè)自動化水平的重要標志。</p><p><b>　　2、發(fā)展前景</b></p><p>　　隨著人工智能技術、計算機技術、自動控制技術的迅速發(fā)展，智能控制必將迎來它的發(fā)展新時代。機器人領域近幾年有如下幾個發(fā)展趨勢：</p><p&g

11、t;　　1、性價比逐步提高，性能不斷提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修），而單價不斷下降。</p><p>　　2、工業(yè)機器人控制系統(tǒng)向基于PC機的開放型控制器方向發(fā)展，便于標準化、網絡化。同時，器件集成度提高。從而，大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維護性。</p><p>　　3、傳感器的作用日益重要，除傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，視覺、聲覺、力覺、觸覺等多種傳感

12、器的融合技術已用來進行環(huán)境建模及決策控制。</p><p>　　4、虛擬現實技術在機器人中的作用已從仿真、預演發(fā)展到用于過程控制，如使遙控機器人操作者產生置身于遠端作業(yè)環(huán)境中的感覺來操作機器人。</p><p>　　三、研究內容及實驗方案</p><p><b>　　1、研究內容</b></p><p>　　本課題主要擬

13、開發(fā)一個能自動循跡的智能機器人控制系統(tǒng)。設計主要以簡易智能機器人為開發(fā)平臺，選擇通用、價廉的STC89C52單片機為控制平臺，選擇常見的電機模型車為機械平臺，通過細化設計要求，結合傳感器技術和電機控制技術相關知識，實現機器人的各種功能。設計完成以由紅外線傳感器的自動循跡智能機器人，實現機器人的前進、轉向行駛，自動根據地面黑線尋跡導航，實現智能控制，達到設計目標。其控制系統(tǒng)單片機部分電路圖如圖1所示： </p><p

14、>　　圖1 智能機器人控制系統(tǒng)單片機部分電路圖</p><p>　　2、擬采用的研究方案</p><p>　　①系統(tǒng)設計：智能循跡機器人采用后輪驅動，左右輪各用一個直流減速電機驅動，通過控制后面兩個輪子的轉速從而達到控制轉向的目的。在車體前部分別裝有四個紅外反射式傳感器，當機器人左邊的傳感器檢測到黑線時，說明機器人向右邊偏移，這時主控芯片控制左輪電機減速，機器人向左邊修正。同理當小

15、車的右邊傳感器檢測到黑線時，主控芯片控制右輪電機減速，車體向右邊修正。當黑線在機器人的中間，中間的傳感器一直檢測到黑線，這樣機器人就會沿著黑線一直行走。</p><p>　?、跈C器人的選擇:在本次智能尋跡機器人的選擇過程中，我們選擇了后面兩輪驅動，前萬向輪轉向的機器人，即后左右輪分別用兩個轉速和力矩基本完全相同的直流減速電機進行驅動，機器人前部裝一個萬向輪，這樣當我們通過I/O口控制兩個直流減速電機的轉速和轉向時

16、就可以實現機器人的左轉、右轉和直行，因此，我將選擇體積輕容易控制的機器人做為機器人。</p><p>　?、垩E模塊設計:循跡模塊我們可以用光敏電阻組成。光敏電阻的阻值可以跟隨周圍環(huán)境光線的變化而變化當光線照射到白線上面時，光線發(fā)射強烈，光線照射到黑線上面時，光線發(fā)射較弱因此當光敏電阻在白線和黑線上方時，阻值會發(fā)生明顯的變化將阻值的變化值經過比較器就可以輸出高低電平，但是這種方式受環(huán)境影響大，工作不穩(wěn)定，因此，我

17、們將研究幾種方案，選擇性價比和各方面更好的紅外傳感器。</p><p>　?、苘浖O計流程圖如圖2所示:</p><p>　　圖2 系統(tǒng)程序流程圖</p><p>　　機器人進入循跡模式后，即開始不斷地掃描與探測器連接的單片機I/O口，一旦檢測到某個口有信號變化，程序就進入判斷程序，把相應的信號發(fā)送給電動機從而糾正機器人的狀態(tài)。</p><p&g

18、t;　　四、目標、主要特色及工作進度</p><p><b>　　1、目標與特色</b></p><p>　　機器人可以實現按照預定軌道在無外部環(huán)境影響或改變時，機器人將一直沿著黑色標記線運動。</p><p><b>　　工作進度安排</b></p><p>　　1、查閱資料、翻譯英文資料、撰寫開

19、題報告 第1周-第3周</p><p>　　2、系統(tǒng)總體設計及軟件設計 第4周-第7周</p><p>　　3、系統(tǒng)分析與調試 第8周-第15周</p><p>　　4、撰寫論文并準備答辯

20、 第16周-第18周</p><p><b>　　五、主要參考文獻</b></p><p>　　1王秋爽，曾兆龍 單片機開發(fā)基礎與經典設計實例北京機械工業(yè)出社</p><p>　　2華成英，童詩白模擬電子技術基礎第四版高等教育出版社</p><p>　　3吳錘紅 MCS-51微機原理與接口技術廈門大學出

21、版社</p><p>　　4張毅剛 單片機原理及應用2003年12月第一版高等教育出版社</p><p>　　5丁元杰，單片微機原理及應用[M]，北京：機械工業(yè)出版社，2001</p><p>　　6金偉正，儀表技術與傳感器[J]，武漢：武漢科大學報，2000， 27（3）：17-18.</p><p>　　7王燕等，檢測與轉換技術[J]，中

22、原工學院學報，2007，11（12）：21-22</p><p>　　8 嚴天峰，A/D轉換器及其在單片機中的應用[J]，電子世界，2003，01（9）：05-07</p><p>　　9 杜洋，A/D轉換芯片ADC0832的應用[J]，電子技術, 2005,10(11):1-7</p><p>　　10 WANG J L，SUN Y，LIU Z J，etal． R