【正文】 智能避障機器人設(shè)計與研究（硬件） 摘 要 在科學(xué)探索和緊急搶險中經(jīng)常會遇到對一些危險或人類不能直接到達的地域的探測 ， 這些就需要用機器人來完成。而機器人在復(fù)雜地形中行進時自動避障是一項必不可少也是最基本的功能。因此 ， 自動避障系統(tǒng)的研發(fā)就應(yīng)運而生。自動避障 機器人 就是基于這一系統(tǒng)開發(fā)而成的。隨著科技的發(fā)展 ， 對于未知空間和人類所不能直接到達的地域的探索逐步成為熱門 ， 這就使機器人的自動避障有了重大的意義。自動避障 機器人 可以作為地域探索機器人和緊急搶險機器人的運動系統(tǒng) ， 讓機器人在行進中自動避過障礙物。 本文提出了一 種經(jīng)濟實用的智能 避障機器人 系統(tǒng)設(shè)計方法 ， 采用了 小車底盤作為載體、 直流 電機作為執(zhí)行元件 、 紅外傳感器作為檢測元件 、 STC89C52 單片機作為主控芯片 、 L298N 作為驅(qū)動芯片和穩(wěn)壓電源芯片 完成 了 檢測電路設(shè)計 、 主控 電路設(shè)計、電機 驅(qū)動 電路設(shè)計 、穩(wěn)壓電路設(shè)計 等硬件設(shè)計 和制作 ， 并 對系統(tǒng)進行了仿真和綜合調(diào)試 ， 解決了 一系列 的 難題 ， 成功實現(xiàn)了自動避障功能。 關(guān)鍵詞 ：智能避障機器人 ， 紅外傳感器 ， 單片機 ， L298N， PWM 調(diào)速 THE DESIGN AND STUDY OF INTELLIGENT OBSTACLE AVOIDANCE ROBOT(HARDWARE) ABSTRACT In scientific exploration and emergency rescue often encounter some danger or human can not directly reach the area of detection, these will need to use the robot to plete. The robot39。s automatic obstacle avoidance movement in plex terrain is an essential and most basic function. Therefore, the automatic obstacle avoidance system development is made. Automatic obstacle avoidance robot development based on this system is made of. With the development of technology for the unknown space and mankind can not be directly accessible to gradually bee a hot area of exploration, which makes the automatic obstacle avoidance robot has great significance. Automatic obstacle avoidance robot can serve as a regional exploration and emergency rescue robot system that allows robots to automatically avoid obstacles in the road. This paper presents an economical and practical design of intelligent obstacle avoidance robot system, using the car chassis as the carrier, the DC motor as the actuator, infrared sensors as detection devices, STC89C52 microcontroller as the main chip, L298N as the driver chip and regulated power supply chip to plete the detection circuit design, master control circuit design, motor driver circuit design, voltage regulator circuit design of hardware design and production. A lot of simulation and integrated debugging have been done to the system and a series of problems have been solved. Finally, the automatic obstacle avoidance function is acplished successfully. KEY WORDS： Intelligent obstacle avoidance robot, infrared sensor, MCU, L298N, PWM speed adjusting 目 錄 前 言 ................................................... 1 第 1 章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計 ................................. 4 167。 系統(tǒng)任務(wù)描述 .................................... 4 167。 控制系統(tǒng)要求 .................................... 4 167。 方案設(shè)計與論證 .................................. 4 167。 機器人載體選擇 .............................. 4 167。 主控制器選擇 ................................ 5 167。 傳感器選擇 .................................. 5 167。 電機驅(qū)動選擇 ................................ 6 167。 穩(wěn)壓電源選擇 ................................ 7 167。 智能小車最終方案 ............................ 7 167。 系統(tǒng)總體設(shè)計 .................................... 8 167。 系統(tǒng)組成 .................................... 8 167。 系統(tǒng)工作原理 ................................ 8 167。 本章小結(jié) ........................................ 9 第 2 章 硬件設(shè)計 ........................................ 10 167。 主控電路設(shè)計 ................................... 10 167。 STC89C52 單片機硬件結(jié)構(gòu)簡介 ................ 10 167。 最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計 ........................... 12 167。 電機驅(qū)動電路的設(shè)計 ............................. 16 167。 智能小車驅(qū)動電機的要求 .................... 16 167。 直流電機調(diào)速原理 ........................... 17 167。 L298N 電機驅(qū)動原理 ......................... 18 167。 障礙物檢測電路設(shè)計 ............................. 23 167。 報警電路設(shè)計 ................................... 25 167。 穩(wěn)壓電源電路設(shè)計 ............................... 25 167。 系統(tǒng) 整體電路設(shè)計 ............................... 27 167。 本章小結(jié) ....................................... 28 第 3 章 軟件設(shè)計簡介 .................................... 29 167。 主程序模塊 ..................................... 29 167。 程序控制設(shè)計 ............................... 29 167。 主程序流程圖 ............................... 29 167。 初始化模塊 ..................................... 31 167。 延時模塊 ....................................... 31 167。 中斷模塊 ....................................... 31 167。 報警模塊 ....................................... 31 167。 驅(qū)動模塊 ....................................... 31 167。 本章小結(jié) ....................................... 32 第 4 章 系統(tǒng)的安裝與調(diào)試 ................................ 33 167。 安裝步驟 ....................................... 33 167。 系統(tǒng)調(diào)試 ....................................... 33 167。 硬件調(diào)試 ................................... 33 167。 軟件調(diào)試 ................................... 34 167。 聯(lián)合調(diào)試 ................................... 34 167。 本章小結(jié) ....................................... 34 結(jié) 論 .................................................. 35 參考文獻 ............................................... 36 致 謝 .................................................. 38 附 錄 .................................................. 39 前 言 1. 設(shè)計的依據(jù)與意義 機器人作為人類的新型生產(chǎn)工具 ， 在減輕勞動強度 ， 提高生產(chǎn)率 ， 改變生產(chǎn)模式 ， 把人從危險、惡劣 、繁重的工作環(huán)境下解放出來等方面 ， 顯示出極大的優(yōu)越性。機器人的應(yīng)用越來越廣泛 ， 幾乎滲透到所有領(lǐng)域。 移動機器人是機器人學(xué)的一個重要分支 ， 而自主式移動機器人是智能程度最高的機器人 ， 是移動機器人的重要發(fā)展方向。在科學(xué)探索和緊急搶險中經(jīng)常會遇到對與一些危險或人類不能直接到達的地域的探測 ， 這些就需要用機器人來完成。而在機器人在復(fù)雜地形中行進時自動避障是一項必不可少也是最基本的功能。因此 ， 自動避障系統(tǒng)的研發(fā)就應(yīng)運而生。 本設(shè)計 的智能避障機器人就是基于這一系統(tǒng)開發(fā)而成的。 安全避障具體的實現(xiàn)方法有很多種 ， 主要有超聲避障、 視覺避障、紅外傳感器、激光避障、接近覺傳感器、微波雷達等避障方法。 隨著計算機、智能控制、傳感器技術(shù)、信息技術(shù)、單片機技術(shù)等的進一步發(fā)展 ， 人們對機器人性能的要求也越來越高。智能機器人可以在“了解＂周圍環(huán)境的情況下自己進行邏輯判斷和分析 ， 在無人控制的情況下 ， 自主完成任務(wù)。機器人在完成任務(wù)的過程中面臨著如何去檢測路面上的障礙物并選擇最佳的路徑繞開障礙物的問題 ， 即移動機器人的避障問題。對避障的研究具有十分重要的現(xiàn)實意義 ， 為交通運輸業(yè)帶來巨大的變革 ， 也為車輛的自主導(dǎo)航和無人駕駛車輛的實現(xiàn)提供了重要技術(shù)。 2. 國內(nèi)外同類 設(shè)計的概況綜述 1962 年第一臺工業(yè)機器人 Unimate 在美國通用汽車公司投入使用 ， 標(biāo)志著第一代機器人的誕生。現(xiàn)代機器人從誕生到現(xiàn)在 ， 已經(jīng)發(fā)展到了第三代。 第一代機器人主要指以“示教一再現(xiàn)”方式工作的機器人。示教內(nèi)容為機器人操作機構(gòu)的空間軌跡、作業(yè)條件、作業(yè)順序等。 第二代機器人具有一定的感覺裝置 ， 能獲取作業(yè)環(huán)境操作對象的簡單信息 ， 通過計算機分析處理后 ， 由機器人做一定的推理 ， 對動作進行反饋控制 ， 表現(xiàn)出低級的智能。 第三代機器人是指具有高度適應(yīng)性和自主決策能力的機器人 ，它具有復(fù)雜的感知和檢測功能 ， 可進行復(fù)雜的 邏輯判斷、自主規(guī)劃和決策 ， 在作業(yè)環(huán)境中獨行動。 在國