【正文】 器人結構設計基準的最重要方面 。但其體積大，配套設施多且容易出現(xiàn)污染 并不適合比賽的環(huán)境。其中精確 度最高，效果最好的是基于視覺傳感器數(shù)據(jù)的識別，但其設計算法復雜，反應時間不快，在競賽機器人這個高速、多變、靈活的環(huán)境下效果并不明顯，所以我們通常采用聲覺、光覺配合其他傳感器共同實現(xiàn)。而這一系列基本功能的組合我通常稱之為識別，它是一切智能化表現(xiàn)的基礎。這種機器人由于具有外部的感覺功能，因此可以根據(jù)外界的情況來修改自身的動作，從而完成較為復雜的作業(yè)。 3．未知環(huán)境下的靜態(tài)障礙物，對機器人系統(tǒng)而言，環(huán)境事先是未知的或部分未知的，其障礙物的形狀和大小是未知的，但其障礙物是靜止不動的。柵格法將機器人的工作環(huán)境分解成一系列的具有二值信息的網(wǎng)格單元，工作空間中障礙物的位置和大小一致，并且在小車運動過程中，障礙物的位置和大小不發(fā)生變化。拓撲法的基本思想是降維法，即將高維幾何空間 中求路徑的問題轉化為低維拓撲空間中辨別連通性問題。于是避障技術從此越來越多的被單獨研究。因此人們提出了基于行為的移動機器人路徑規(guī)劃方法， 又叫做反應式的控制方法。 避障小車的關鍵技術 避障技術 小車避 障從可移動機器人的出現(xiàn)就開始研究，但一開始他并不作為一門單列的技術進行研究，人們通常在路徑規(guī)劃中實現(xiàn)。這主要包括硬件和軟件兩個方面，在系統(tǒng)設計的過程中，要兼 東北大學秦皇島分校畢業(yè)設計（論文） 第 5 頁 顧硬件抗干擾和軟件抗干擾的難易、性價比，合理分配。這里，事先預定的策略也是非常重要的。另外，還要設計一套調(diào)理電路，實現(xiàn)多個傳感器與微處理器的接口，因為微處理器的 IO 口資源有限。 （ 3）避障算法的研究，主要是選用合理算法，對多傳感器給出的信息進行融合，以作出決策，控制機器人的行為。 （ 6）多機器人系統(tǒng)。 （ 3）遙控移動機器人。美國 NASA 研制的火星探測機器人索杰那于 1997 年登上火星，這一事件向全世界進行了報道。采用了先進的傳感系統(tǒng)（ CCD 攝像機、超聲波、紅外等），智能水平很高，機器人帶有的視覺系統(tǒng)、語音系統(tǒng)和運動系統(tǒng)使其言行舉止更像人。智能車輛駕駛任務的自動完成將給人類社會的進步帶來巨大的影響，例如能切實提高道路網(wǎng)絡的利用率、降低車輛的燃油消耗量，尤其是在改進道路交通安全等方面提供了新的解決途徑。關于避障智 能小車的研究，始于上個世紀 60 年代末期，它們己在許多工業(yè)部門獲得廣泛應用，它們可以比人類工作得更好并目成本低廉。 避 障智能小車，即輪式 避障 機器人，是移動機器人的一種。但從總體水平上看，我國機器人技術比起發(fā)達國家還有一定的差距 [35]。國家“ 七五 ” 重點工程 的 “ 機器人示范工程 ” 已由中科院沈陽自動化所完成，并逐步成為我國機器人研究、開發(fā)、人才培訓、機器人性能測試和國內(nèi)外機器人交流的基地，他們已經(jīng)研制出各種型號的水下機器人、工業(yè)機器人通用控制器、移動式機器人等。第三代機器人是指具有高度適應性的自治機器人，它具有多種感知功能，可進行 東北大學秦皇島分校畢業(yè)設計（論文） 第 2 頁 復雜的邏輯思維，判斷決策， 在作業(yè)環(huán)境中獨立行動。 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，標志著第一代機器人的誕生。后來作為一種虛構的機械出現(xiàn)在許多作品中，代替人們?nèi)ネ瓿赡承┕ぷ?。它是集精密機械、光學、電子學、檢測、自動控制、計算機和人工智能等技術于一體，形成的一門綜合性的新技術學科。它涉及到機械工程學、運動學、數(shù)學、電氣工程學、計算機、電子工程學、自動控制工程學、人工智能、傳感器、 機器視覺、模式識別與導航、仿生學和多種智能模擬技術，受到了工業(yè)界和學術界的高度重視。本文使用了超聲波傳感器對智能小車周圍的環(huán)境進行探測，在超聲波測距中，采用循環(huán)發(fā)射的方式，有效避免了回波信號干擾，采用 1 個發(fā)射器發(fā)射、 2 個鄰近的接收器接收的方法，為避障小車提供同一方向上的多個距離信息，并且給出了距離信息的多種表示方法。 基于四輪移動小車為框架，以具有 16KB 系統(tǒng)內(nèi)可編程 Flash 的 8 位 AVR 微控制器為核心，開發(fā)研制了一套智能小車所用的避障 系統(tǒng) ，該 系統(tǒng) 主要 由控制模塊、檢測模塊、供電模塊和運動模塊組成。 關鍵詞 ： 避障 ， ATmega16 單片機 ， 超聲波傳感器 ， L298N 電機驅動 東北大學秦皇島分校畢業(yè)設計（論文） 第 III 頁 Design and Implementation of Smart Car Obstacle Avoidance Based on SingleChip Microputer Author ： Chenyandong Tutor ： Weiyongtao Abstract Smart car obstacle avoidance, which is called wheeled robot obstacle avoidance, is one kind of mobile robot. Based on the framework of a fourwheel mobile robot, and the core of 8bit AVR micro controller with programmable flash in 16 KB system, the thesis has developed a module of obstacle avoidance which is used in the smart car. The module mainly consists of the control part, detection part, power part and motor part. The thesis makes use of ultrasonic sensors to detect the environment around the smart car. In the ultrasonic ranging, it has effectively prevented the echo signal interference by the way of cyclic launch. And with a launcher and two neighboring receivers, it is provided with much information about distance in the same direction. The method also gives more ways to represent the distance. The thesis also uses AVR SingleChip Microputer to process the obstacle information discovered by ultrasonic sensors, such as distance and angle. Then the thesis pletes the obstacle pattern recognition through a new control algorithm, and achieved autonomous obstacle avoidance with PWM controlling L298N motor driver. Finally, the thesis makes the conclusion that it acplishes the design and implementation of the obstacle avoidance car based on SingleChip Microputer is achieved through coding, debugging and repeatedly verification. Key words: Obstacle Avoidance， ATmega16 SingleChip Microputer， Ultrasonic Sensors， L298N Motor Driver 東北大學秦皇島分校畢業(yè)設計（論文） 第 IV 頁 目 錄 1 緒論 ...................................................................................................................................... 1 引言 ............................................................................................................................. 1 選題背景 ..................................................................................................................... 1 研究意義與目的 ......................................................................................................... 2 避障小車研究現(xiàn)狀 ..................................................................................................... 3 國內(nèi)避障小車研究現(xiàn)狀 .................................................................................. 3 國外避障小車研究現(xiàn)狀 .................................................................................. 3 論文研究的預期目標、主要內(nèi)容 ............................................................................. 4 論文研究預期目標 .......................................................................................... 4 論文的主要內(nèi)容 .............................................................................................. 4 避障小車的關鍵技術 ................................................................................................. 5 避障技術 .......................................................................................................... 5 識別技術 .......................................................................................................... 6 驅動和結構技術 .............................................................................................. 6 傳感器技術 ...................................................................................................... 7 2 總體方案設計 ...................................................................................................................... 9 引言 ............................................................................................................................. 9 系統(tǒng)總體控制方案的確定 ......................................................................................... 9 系統(tǒng)任務描述 .