【正文】 器人產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)不景氣。到 20xx 年，服役機(jī)器人約 100 萬臺(tái)，機(jī)器人學(xué)仍然維持較好的發(fā)展勢(shì)頭，滿懷希 望跨入 21 世紀(jì)。 —— 機(jī)器人學(xué) 機(jī)器人技術(shù)的迅速發(fā)展，已對(duì)許多國(guó)家的工業(yè)生產(chǎn)、太空和海洋探索、 國(guó)防以及整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活產(chǎn)生了重大影響，而且這種影響必將進(jìn)一步擴(kuò)大。許多國(guó)家先后成了機(jī)器人協(xié)會(huì)或?qū)W會(huì)。并成功地舉辦了四次全國(guó)性的學(xué)術(shù)會(huì)議。 在我國(guó)，也已把智能機(jī)器人列入國(guó)家高技術(shù)計(jì)劃，足以證明政府有關(guān)部門對(duì)發(fā)展智能機(jī)器人的高度重視。 其中白線代表懸崖 。目前，國(guó)際上的機(jī)器人學(xué)者，從應(yīng)用環(huán)境出發(fā)將機(jī)器人也分為兩類：制造環(huán)境下的工業(yè)機(jī)器人和非制造環(huán)境下的服務(wù)與仿人型機(jī)器人，這和我國(guó)的分類是一致的。 避崖機(jī)器人裝有紅外光電收發(fā)一體光電管，用來識(shí)別地面黑白顏色。常用的檢測(cè)手段有主動(dòng)式和被動(dòng)式。傳感器位置如圖 所示， 4 個(gè)傳感器分布在以 為半徑檢測(cè)信號(hào) LED，數(shù)碼管屏 ,喇叭 電動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)電路 控制器 傳感器 湖南科技大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）用紙 NO: 11 的圓上，相隔角度為 45 度，前方可測(cè)量范圍 120 度，可以計(jì)算得到，兩兩傳感器間的死區(qū)為 40cm，測(cè)量最大有效距離是 350cm，超過 該值則認(rèn)為前方?jīng)]有障礙物。 (2)兩組傳感器的值不等于 1:圖 (b)， (c)， (d)都屬于這種情況。 湖南科技大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）用紙 NO: 12 圖 移動(dòng)機(jī)器人與障礙的相對(duì)位置關(guān)系 (4)兩個(gè)傳感器感受到障礙物 :圖 (b)d1與 dr之間如有足夠的角度且兩障礙物之間有足夠的距離可以讓機(jī)器人通過 ,則機(jī)器人調(diào)整方向 ,從中間通過 。（注：本避崖機(jī)器人只限定在室內(nèi)的理想環(huán)境中運(yùn)行，環(huán)境桌面為白色，周圍避崖部分為黑色）。 SM1 中間光電管，用于中間或前方尋跡或避崖識(shí)別，由程序設(shè)定電機(jī)動(dòng)作。 SR2 右光電管（同 SR1 共用一個(gè) I/O 口），用于右側(cè)避崖識(shí)別。在本文中選用的是美國(guó) ATMEL 公司 1997 年推出的 AVR 單片機(jī)系列。同時(shí)， Mega 系列的高可靠性完全保證了在避崖機(jī)器人設(shè)計(jì)中無需光電隔離的直接輸出方式，故在避崖機(jī)器人的主控系統(tǒng)選用 ATmega16 單片機(jī)。 非易失性程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器： 16KB 系統(tǒng)內(nèi)可編程 Flash 擦寫壽命 10000 次；具有獨(dú)立鎖定位的可選 Boot 代碼區(qū)，通過片上 Boot 程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)編程，真正地同時(shí)讀 /寫操作； 512 字節(jié)的 EEPROM 擦寫壽命： 100000 次； 支持?jǐn)U展的片內(nèi) 調(diào)試功能； 通過 JTAG 接口實(shí)現(xiàn)對(duì) Flash、 EEPROM、熔絲位和鎖定位的編程。 非易失性程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器： 8KB 的系統(tǒng)內(nèi)可編程 Flash 擦寫壽命： 10000 次； ATmega8515/ ATmega16/ ATmega8535/ ATmega32 引腳圖 SLDIY023 開發(fā)實(shí)驗(yàn)板中的 ATmega16/32/ ATmega8535/引腳排列是按 ATmega8515 引腳圖排列的，以便于積木化模板間的互換接插。 LG9110 是為控制和驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)計(jì)的兩通道推挽式功率放大專用集成電路器件，將分立電路集成在單片 IC 之中，可使外圍器件成本降低，整機(jī)可靠性提高。 3. 具有較大的電流驅(qū)動(dòng)能力，每通道能通過 750800mA的持續(xù)電流，峰值電流能力可 。 00為無電流通過電機(jī)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。 該輸出最適用于低壓驟降的情況，電流最大可達(dá) 177。 可將輸入脈寬調(diào)制 (PWM) 為頻率達(dá) 250 千赫的電流或速度控制。 3. U4整流前端 12V給直流減速電機(jī)使用，三端穩(wěn)壓管 7805 在穩(wěn)壓濾波后輸出 5V直流電壓，供單片機(jī)使用，解決了單片機(jī)電源與直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源的隔離。 S1 為手動(dòng)復(fù)位初始化， R3起保護(hù)作用。 L E D L E D L E D L E D L E D L E D L E D L E DD1 D2 D3 D5 D6 D7 D8D4PA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA71987653248 6 8 0 Ω R P 1V c cP A 0P A 1P A 2P A 3P A 4P A 5P A 6P A 7 圖 發(fā)光二極管電路原理圖 發(fā)光二極管做為指示機(jī)器人工作狀況 ,D1~D4 指示紅外探測(cè)器的探測(cè)結(jié)果 。 湖南科技大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）用紙 NO: 21 系列語(yǔ)言電路實(shí)質(zhì)是一個(gè)模擬數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，采用 DTAS(直接模擬量存儲(chǔ) )技術(shù)，錄放的信息可以直接記錄在芯片內(nèi)部的 EEPROM 中，因而可以較好地 保留語(yǔ)言模擬量中的有效成分，減少音質(zhì)失真，提高錄放質(zhì)量，獲得自然、逼真的音響還原效果。 28 腳和四方列直插 28 腳兩種封裝，單一 +5V 電源供電。不過，用匯編語(yǔ)言編寫的程序不能由機(jī)器直接執(zhí)行，而必須翻譯成由機(jī)器代碼組成的目標(biāo)程序，這個(gè)翻譯過程稱為匯編。 圖 由匯編程序執(zhí)行的匯編過程 用匯編語(yǔ)言編寫的程序叫源程序。 匯編語(yǔ)言程序的基本結(jié)構(gòu) 匯編語(yǔ)言程序具有 4種結(jié)構(gòu)形式，即順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)和子程序結(jié)構(gòu)。 分支程序又分為單分支和多分支結(jié)構(gòu)。 循環(huán)程序的結(jié)構(gòu)一般包括下面幾個(gè)部分： (1)置循環(huán)初值 對(duì)于循環(huán)過程中使用的工作單元，在循環(huán)開始時(shí)應(yīng)置初值。 循環(huán)控制部分每循環(huán)一次，檢查結(jié)束條件，當(dāng)滿足條件時(shí)，就停止循環(huán)，往下繼續(xù)執(zhí)行其他程序。這是循環(huán)程序中的一個(gè)重要部分，不注意就很容易出錯(cuò)。在程序運(yùn)行時(shí)，有時(shí)需要連續(xù)重復(fù)執(zhí)行 某段程序，這時(shí)可以使用循環(huán)程序。這種程序中既無分支、循環(huán)，也不調(diào)用子程序，程序按順序一條一條地執(zhí)行指令。一個(gè)用匯編語(yǔ)言編寫的源程序通過匯編之后，大約得到幾倍容量的目標(biāo)代碼程序。用來把匯編語(yǔ)言編寫的程序自動(dòng)翻譯成目標(biāo)程序的軟件叫匯編程序。以下我們主要介紹了避崖機(jī)器人的兩個(gè)簡(jiǎn)單測(cè)試程序和總程序，測(cè)試程序請(qǐng)見附錄（ 1），總程序請(qǐng)見附錄（ 2）。重復(fù)錄音次數(shù)為 l 萬次以上，錄放的信息可以保存 l0 年以上， 斷電后信息不會(huì)丟失。 D5~D8 指示機(jī)器人工作狀況。 RP1 為 680 歐姆排電阻。 AVR 單片機(jī)為低電平復(fù)位 ， S1為復(fù)位按鍵。 機(jī)器人工作電源 機(jī)器人工作電源由直流減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源和單片機(jī)工作電源兩部分組成，如圖 ，其中： 湖南科技大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）用紙 NO: 19 1. 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源有短路塊 J5 選擇 5V 或者 12V供電工作，以滿足不同用途的需要，避崖機(jī)器人中考慮到電機(jī)，我們選擇 5V電源。 800 毫安的并行輸出），操作電壓范圍為 到 伏特。 GND8IB7IA6GND5OA1V C C2V C C3OB4U3L G 91 1 0GND8IB7IA6GND5OA1V C C2V C C3OB4U3L G 91 1 0P D 4P D 5P D 6P D 7M O T O _L 1M O T O _L 1M O T O _R 1M O T O _R 1123J4+ 5V+ 12 V 圖 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路原理圖 湖南科技大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）用紙 NO: 18 表 1 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)編碼表 左電機(jī) 右電機(jī) 左電機(jī) 右電機(jī) 機(jī)器人運(yùn)行狀態(tài) PD7 PD6 PD5 PD4 1 0 1 0 正轉(zhuǎn) 正轉(zhuǎn) 向前行 0 1 1 0 反轉(zhuǎn) 正轉(zhuǎn) 向左轉(zhuǎn) 0 0 1 0 停 正轉(zhuǎn) 左電機(jī)為中心原地向左轉(zhuǎn) 1 0 0 1 正轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn) 向右轉(zhuǎn) 1 0 0 0 正轉(zhuǎn) 停 右電機(jī)為中心原地向右轉(zhuǎn) 0 1 0 1 反轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn) 向后退 A3901 步進(jìn)電機(jī) A3901 步進(jìn)電機(jī) 采用 雙路全橋式低電壓電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器 。 5. 內(nèi)置的鉗位二極管能釋放感性負(fù)載的反向沖擊電流，使它在驅(qū)動(dòng)繼電器、直流電機(jī)、1 (T0)PB0 2 (T1)PB1 3 (AIN0)PB2 4 (AIN1)PB3 5 (SS)PB4 6 (MOSI)PB5 7 (MISO)PB6 8 (SCK)PB7 9 RESET 10 (PXD)PD0 11 (TXD)PD1 12 (INT0)PD2 13 (INT1)PD3 14 PD4 15 (OC1A)PD5 16 (WR)PD6 17 (RD)PD7 18 XTAL2 19 XTAL1 20 GND 40 VCC 39 PA0(AD0) 38 PA1(AD1) 37 PA2(AD2) 36 PA3(AD3) 35 PA4(AD4) 34 PA5(AD5) 33 PA6(AD6) 32 PA7(AD7) 31 ICP 30 ALE 29 OC1B 28 PC7(A15) 27 PC6(A14) 26 PC5(A13) 25 PC4(A12) 24 PC3(A11) 23 PC2(A10) 22 PC1(A9) 21 C0(A8) Atmega8515 湖南科技大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）用紙 NO: 17