開題報告智能循跡機器人設(shè)計(軟件部分）

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

2、　　智能化作為現(xiàn)代社會的新產(chǎn)物，是以后的發(fā)展方向，他可以按照預(yù)先設(shè)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(yù)期所要達(dá)到的或是更高的目標(biāo)。同遙控機器人不同，遙控機器人需要人為控制轉(zhuǎn)向、啟停和進(jìn)退，比較先進(jìn)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(xiàn)其對行駛方向、啟停以及速度的控制，無需人工干預(yù)，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(dǎo)航、人工智能及自動控制等技術(shù)，是典型的高新技術(shù)綜合體。所以關(guān)于機器人的研究也就越來越受人關(guān)注，本設(shè)計就是在這樣的背景下提出的，為了適應(yīng)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(gòu)想，目的在于：通過獨立設(shè)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(shè)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(xué)習(xí)</p><p>

4、　　由于單片機教學(xué)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(xué)生課堂上的知識來實踐，使學(xué)習(xí)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(xué)科的學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握單片機技術(shù)有很大的幫助，對自動化專業(yè)學(xué)科的學(xué)生進(jìn)一步鞏固已學(xué)知識加深已學(xué)知識起到促進(jìn)作用，引導(dǎo)和激勵學(xué)生實事求是、刻苦鉆研、勇于創(chuàng)新、多出成果、提高素質(zhì)，發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)一批在學(xué)術(shù)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(xué)生

5、從理論到實踐，初步體會單片機的設(shè)計、制作、調(diào)試和成功完成項目的過程及困難，以此學(xué)會用理論聯(lián)系實際，更能通過對實踐中出現(xiàn)的不足與學(xué)習(xí)來補充教學(xué)上的盲點。</p><p>　　2、從理論轉(zhuǎn)為實際運用</p><p>　　智能機器人在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下利用信息技術(shù)、智能控制技術(shù)、自動控制、模式識別、傳感器技術(shù)、電氣、計算機和機械等多個學(xué)科的，近年來，智能機器人在野外、道路、現(xiàn)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(lǐng)域研究和發(fā)展的熱點。</p><p>　　二、國內(nèi)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(fù)勞動，以及替代人到有輻射等危險環(huán)境中進(jìn)行作業(yè)，因此機器人最早在汽車制造業(yè)和核工業(yè)領(lǐng)域得以應(yīng)用。隨著機器人技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)領(lǐng)域的焊接、噴漆、搬運、裝配、鑄造等場合，己經(jīng)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(nóng)業(yè)、林業(yè)甚到服務(wù)娛樂行業(yè)，也都開始使用機器人。</p><p>　　1、國內(nèi)外機器人的主要應(yīng)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(jìn)行作戰(zhàn)、偵察、探險等工作。根據(jù)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(chǎn)制造領(lǐng)域中的工業(yè)機器人在數(shù)量上占絕對多數(shù)，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(lǐng)域得到研究開發(fā)和應(yīng)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(shù)量和種類最多的一種機器人，廣泛用于工業(yè)領(lǐng)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(gòu)成，是一種仿人操作、自動控制、可重復(fù)編程、能在三維空

9、間完成各種作業(yè)的自動化生產(chǎn)設(shè)備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。它對穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q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(yīng)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(jìn)化過程產(chǎn)物。機器人技術(shù)是綜合了計算機、控制論、機構(gòu)學(xué)、信息和傳感技

10、術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)，是當(dāng)代研究十分活躍、應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。機器人應(yīng)用情況，是一個國家工業(yè)自動化水平的重要標(biāo)志。</p><p><b>　　2、發(fā)展前景</b></p><p>　　隨著人工智能技術(shù)、計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)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(lǐng)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(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)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(hù)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(shù)已用來進(jìn)行環(huán)境建模及決策控制。</p><p>　　4、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在機器人中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過程控制，如使遙控機器人操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)端作業(yè)環(huán)境中的感覺來操作機器人。</p><p>　　三、研究內(nèi)容及實驗方案</p><p><b>　　1、研究內(nèi)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(shè)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(xì)化設(shè)計要求，結(jié)合傳感器技術(shù)和電機控制技術(shù)相關(guān)知識，實現(xiàn)機器人的各種功能。設(shè)計完成以由紅外線傳感器的自動循跡智能機器人，實現(xiàn)機器人的前進(jìn)、轉(zhuǎn)向行駛，自動根據(jù)地面黑線尋跡導(dǎo)航，實現(xiàn)智能控制，達(dá)到設(shè)計目標(biāo)。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>　?、傧到y(tǒng)設(shè)計：智能循跡機器人采用后輪驅(qū)動，左右輪各用一個直流減速電機驅(qū)動，通過控制后面兩個輪子的轉(zhuǎn)速從而達(dá)到控制轉(zhuǎn)向的目的。在車體前部分別裝有四個紅外反射式傳感器，當(dāng)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(dāng)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(dāng)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(qū)動，前萬向輪轉(zhuǎn)向的機器人，即后左右輪分別用兩個轉(zhuǎn)速和力矩基本完全相同的直流減速電機進(jìn)行驅(qū)動，機器人前部裝一個萬向輪，這樣當(dāng)我們通過I/O口控制兩個直流減速電機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向時

16、就可以實現(xiàn)機器人的左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)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(shè)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(dāng)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(dāng)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(jīng)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(shè)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(jìn)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(jìn)入判斷程序，把相應(yīng)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(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度</p><p><b>　　1、目標(biāo)與特色</b></p><p>　　機器人可以實現(xiàn)按照預(yù)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(biāo)記線運動。</p><p><b>　　工作進(jìn)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(shè)計及軟件設(shè)計 第4周-第7周</p><p>　　3、系統(tǒng)分析與調(diào)試 第8周-第15周</p><p>　　4、撰寫論文并準(zhǔn)備答辯

20、 第16周-第18周</p><p><b>　　五、主要參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1王秋爽，曾兆龍 單片機開發(fā)基礎(chǔ)與經(jīng)典設(shè)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(shù)基礎(chǔ)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(shù)廈門大學(xué)出

21、版社</p><p>　　4張毅剛 單片機原理及應(yīng)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(yīng)用[M]，北京：機械工業(yè)出版社，2001</p><p>　　6金偉正，儀表技術(shù)與傳感器[J]，武漢：武漢科大學(xué)報，2000， 27（3）：17-18.</p><p>　　7王燕等，檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)[J]，中

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