【正文】 務(wù)院發(fā)布的《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》對(duì)服務(wù)機(jī)器人的定義為：“智能服務(wù)機(jī)器人是在非結(jié)構(gòu)環(huán)境下為人類(lèi)提供必要服務(wù)的多種高技術(shù)集成的智能化裝備”。包括清潔機(jī)器人在內(nèi)的各種可以直接或者間接為人類(lèi)服務(wù)的機(jī)器人都屬于服務(wù)機(jī)器人的范疇。全自主移動(dòng)機(jī)器人涉及諸如驅(qū)動(dòng)器控制、傳感器數(shù)據(jù)融合、圖像處理、模式識(shí)別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等許多方面的研究。全自主移動(dòng)機(jī)器人的最重要的特點(diǎn)在于它的自主性和適應(yīng)性。 機(jī)器人按照智能化程度的高低，可以分為外部受控機(jī)器人、半 自主機(jī)器人和全自主機(jī)器人。第一代機(jī)器人是示教再現(xiàn)型工業(yè)機(jī)器人，它們裝有記憶存儲(chǔ)器，由人將作業(yè)的各種要求示范給機(jī) 器人，使之記住操作的程序和要領(lǐng)。清潔機(jī)器人作為家庭服務(wù)機(jī)器人的一員，結(jié)合了傳感器、移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)地面的半自動(dòng)或全自動(dòng)清潔，替代人類(lèi)完成繁重的清潔工作。 Abstract Cleaning robot is a bination of sensors, the key technology of mobile robot technology, and other fields, the implementation of the indoor environment of semiautomatic or fully automatic cleaning, replacing the traditional manual cleaning, has the very broad market prospect. This article first summarizes the domestic and foreign research present situation of cleaning robot, on the basis of prehensive parison of the various typical products at home and abroad, puts forward overall design scheme suitable for lowend users use cleaning robot. Cleaning robot system consists of a cleaning robot and charging station. Cleaning is the main part of the intelligent cleaning robot, this paper introduces the part of the cleaning robot, and the realization of the hardware circuit are pleted. Considering storage, interface resources and the reliable performance, and the host controller chose STC89C52 singlechip puter, made up of single chip microputer application system function is strong and high cost performance, fully meet the requirements of control function. Are designed in detail, and the infrared sensors, collision detection, power supply module, the charging module, keyboard, LCD display and a variety of motor control circuit and so on. In the aspect of software design, the use of C51 language to pile the various parts of the control system software, including the main program and interrupt service, infrared and collision sensors DengZi program. Finally, the prehensive design results made experimental prototype, experiment research. Results show that the production of the cleaning robot can plete the room cleaning work, achieved the desired design effect. Key words: cleaning robot, intelligent cleaning, MCU system 目 錄 1 緒論 ............................................................ 1 題目背景及目的 ............................................. 1 機(jī)器人技術(shù)概述 ........................................ 1 . 2 服務(wù)機(jī)器人出現(xiàn)原因 ................................... 2 清潔機(jī)器人特點(diǎn) ........................................ 3 國(guó)內(nèi)外研究狀況 ............................................. 4 國(guó)外產(chǎn)品研究現(xiàn)狀 ...................................... 4 國(guó)內(nèi)產(chǎn)品研究現(xiàn)狀 ...................................... 6 論文構(gòu)成及研究?jī)?nèi)容 ......................................... 8 2 清潔機(jī)器人的總體設(shè)計(jì) ............................................ 9 總體設(shè)計(jì)方案比較論證 ....................................... 9 核心模塊方案設(shè)計(jì) ........................................... 9 避障模塊方案設(shè)計(jì) .......................................... 10 清潔機(jī)器人系統(tǒng)的整體構(gòu)架 .................................. 10 3 清潔機(jī)器人的硬件設(shè)計(jì) ........................................... 12 STC89C52 單片機(jī)介紹 ........................................ 12 STC89C52 的主要性能 .................................. 12 STC89C52 單片機(jī)最小系統(tǒng) .............................. 13 電源轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì) ........................................ 14 L298N 驅(qū)動(dòng)芯片的介紹 ....................................... 14 L298N 的工作原理 ..................................... 15 左右輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)電路設(shè)計(jì) .................................... 16 清潔機(jī)構(gòu)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 ...................................... 17 紅外傳感器 ................................................ 18 紅外避障傳感器模塊 ................................... 18 紅外臺(tái)階檢測(cè)傳感器 ................................... 19 碰撞傳感器 ................................................ 19 4 脈沖調(diào)制技術(shù) ................................................... 20 PWM 技術(shù)原理 ............................................... 20 PWM 技術(shù) 產(chǎn)生 ............................................... 21 PWM 控壓調(diào)速原理 ........................................... 21 5 清潔機(jī)器人軟件設(shè)計(jì) ............................................. 24 行走電機(jī)控制程序 .......................................... 24 電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制 ....................................... 24 電機(jī)轉(zhuǎn)速控制 ......................................... 25 臺(tái)階檢測(cè) .................................................. 27 避障處理 .................................................. 28 未知環(huán)境探測(cè) ......................................... 28 實(shí)時(shí)避障方法的實(shí)現(xiàn) ................................... 29 結(jié) 論 .............................................................. 32 參考文獻(xiàn) ........................................................... 33 致 謝 ............................................................. 34 附錄 A ............................................................. 35 1 1 緒 論 題目背景及目的 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，智能機(jī)器人技術(shù)以始料不及的速度迅速地向各個(gè)領(lǐng)域滲透，成為人們?nèi)粘Ｉ畹囊徊糠?，不斷地改變?dāng)今人們的生活方式。在軟件設(shè)計(jì)方面，采用 C51 語(yǔ)言編制了控制系統(tǒng)各部分的軟件，包括主控程序以及 中斷服務(wù)、紅外、碰撞傳感器檢測(cè)等子程序。 清潔機(jī)器人系統(tǒng)由清潔機(jī)器人和充電站組成。 ：任務(wù)書(shū)、開(kāi)題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū) 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 清潔機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說(shuō)明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 注 意 事 項(xiàng) （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁(yè)（附件不統(tǒng)一 編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7）參考文獻(xiàn) 8）致謝 9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)） ：理工類(lèi)設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1 萬(wàn)字（不包括圖