【正文】 鉸軸轉(zhuǎn)向式控制簡(jiǎn)單，但精度不是太高。 :如圖 (b)所示，輪 1 為隨動(dòng)輪，它可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，輪 2 和輪3都是驅(qū)動(dòng)輪。 機(jī)械平臺(tái) 機(jī)器人移動(dòng)機(jī)構(gòu)方案選擇 機(jī)器人移動(dòng)機(jī)構(gòu)按其結(jié)構(gòu)可分為輪式 、履帶式、步行方式或其他方式。出現(xiàn)這種原因是將系統(tǒng)中所有可能的一些具體細(xì)節(jié)都描述成相應(yīng)的狀態(tài)。因此彈道式行為可以看作是一個(gè)規(guī)模較小的規(guī)劃過程或者序列操作過程。通常情況下，基本行為由兩部分組成： 1） 將感知信息轉(zhuǎn)換為執(zhí)行其指令的控制單元； 2） 用來決定控制單元何時(shí)動(dòng)作的觸發(fā)單元。偽代碼 : Benavior range_follow Rotationg=g (D0d) Translation=c 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 18 頁 End range_follow D0 為期望邊緣距離，是需要維持的機(jī)器人和墻壁之間的緩沖距離；測(cè)距傳感器的實(shí)際測(cè)量距離為 d； g為比例控制器的增益系數(shù)；固定常數(shù) c是機(jī)器人移動(dòng)的速度。機(jī)器人沿墻行走，就是讓機(jī)器人順著墻的輪廓平穩(wěn)移動(dòng)。機(jī)器鼠按照這種方式繼 續(xù)運(yùn)行，要么靠近墻，要么離開。 系統(tǒng)的延遲在一定程度決定了機(jī)器鼠 能 否能夠完美的沿墻走。誤差信號(hào)備放大 g倍后產(chǎn)生控制命令。 圖 36 開環(huán)控制系統(tǒng)示意 ? 閉環(huán) 控制系統(tǒng)（ closedloop control system） 閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是系統(tǒng)被控對(duì)象的輸出 (被控制量 )會(huì)反送回來 影響 控制器的輸出， 形成 一個(gè)或多個(gè)閉環(huán)?？刂破魍ǔ＞哂泄β史糯蟮墓δ?。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 13 頁 圖 35 機(jī)器鼠 已 完成實(shí)物（ a） 圖 35 機(jī)器鼠已完成實(shí)物（ b） 巡視通道，沿墻行走行為 通常情況下為了實(shí)現(xiàn)任務(wù)，機(jī)器人需要努力完成各式各樣的目標(biāo)。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 11 頁 圖 32 機(jī)器鼠比賽場(chǎng)地模型 設(shè)計(jì)任務(wù)分解 針對(duì)微型鼠競(jìng)賽任務(wù)，選擇迷宮走法，即左手規(guī)則：設(shè)定機(jī)器人的傳感器判別左側(cè)是否有可通過通道，當(dāng)傳感器判斷出左側(cè)為通道，即可機(jī)器 人響應(yīng)轉(zhuǎn)向左側(cè)通道，如遇凹形通道，連續(xù)左轉(zhuǎn)兩次返回。和其他機(jī)器人比賽型比，它是最有實(shí) 際的理智比賽。結(jié)束未知障礙物檢測(cè)。緊急距離是由預(yù)先定義的，距離傳感器不斷告訴移動(dòng)機(jī)器人離周圍障礙物的距離。 基于環(huán)境模型的方法由于其規(guī)劃的精確性和平穩(wěn)性應(yīng)用在很多領(lǐng)域特別是在宇宙空間探測(cè)中，美國(guó)于 1996 年 12 月發(fā)射了“火星探路者”探測(cè)器，并用所攜帶的“索杰納”火星車對(duì)火星進(jìn)行了實(shí)地考察，獲得了很大的成功。對(duì)環(huán)境信息完全未知的情況，機(jī)器人沒有任何先驗(yàn)信息，因此規(guī)劃是以提高機(jī)器人的避障能力為主，而效果 作為其次。而后者在實(shí)現(xiàn)上要簡(jiǎn)單許多，所以應(yīng)用比較廣泛，其典型代表就是四叉樹建模法及其擴(kuò)展算法 (如基于位置碼四叉樹建模法、 Framedquadtrees 建模法等 )。利用基于事例的方法時(shí)要注意保持事例庫(kù)中的事例數(shù)量，以防止增加機(jī)器人在線規(guī)劃時(shí)間或產(chǎn)生信息爆炸問題。 在移動(dòng)機(jī)器人相關(guān)技術(shù)的研究中，導(dǎo)航技術(shù)是 其核心，而路徑規(guī)劃是導(dǎo)航研究的一個(gè)重要環(huán)節(jié)和課題。為適應(yīng)原子能利用和海洋開發(fā)的需要，極限作業(yè)機(jī)器人 和 水下機(jī)器人 也發(fā)展較快。 ? 重復(fù)和精度 ：裝配線工作已經(jīng)成為機(jī)器人技術(shù)工業(yè)的一個(gè)中流砥柱。特種機(jī)器人作為機(jī)器人家族的 后起之秀 ，由于其用途廣泛而大有后來居上之勢(shì)，仿人形機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 2 頁 人、軍用機(jī)器人、娛樂機(jī)器人等各種用途的特種機(jī)器人 紛紛 面世，而且正以飛快的 速度 向?qū)嵱没~進(jìn)。 聯(lián)合國(guó) 標(biāo)準(zhǔn)化組織 采納了美國(guó)機(jī)器人 協(xié)會(huì) 給機(jī)器人下的定義：“一種可編程和多功能的，用來搬運(yùn) 材料 、零件、 工具 的操作機(jī)；或是為了執(zhí)行不同的任務(wù)而具有可改變和可 編程動(dòng)作的專門系統(tǒng)。Autonomous cleaning robots 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 Ⅵ 頁 目 錄 第 1 章 緒論 .................................................... 1 第 2 章 移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃方法的分類及現(xiàn)狀 ...................... 5 基于事例的學(xué)習(xí)規(guī)劃方法 .................................................................................... 5 基于環(huán)境模型的規(guī)劃方法 .................................................................................... 6 基于行為的結(jié)構(gòu) .................................................................................................. 7 第 3 章 自主式小型移動(dòng)機(jī)器人設(shè)計(jì)任務(wù)及方案分析 .................. 10 微型鼠競(jìng)賽介紹 ................................................................................................ 10 設(shè)計(jì)任務(wù)分解 .....................................................................................................11 機(jī)器鼠任務(wù)分析及基于行為設(shè)計(jì) ........................................................................ 12 巡視通道，沿墻行走行為 ............................................................................... 13 判斷通道，觸發(fā)旋轉(zhuǎn)行為 ............................................................................... 19 機(jī)械平臺(tái) ....................................................................................................... 21 機(jī)器人移動(dòng)機(jī)構(gòu)方案選擇 ............................................................................... 21 車輪的安裝與選擇 ......................................................................................... 26 車輪的選擇 .................................................................................................... 27 多傳感器的配合使用 ......................................................................................... 28 傳感器在機(jī)器人學(xué)科應(yīng)用 ............................................................................... 28 機(jī)器人紅外傳感器 ......................................................................................... 30 機(jī)器鼠傳感器設(shè)計(jì)方案 ................................................................................... 34 第 4 章 機(jī)器鼠四相步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) ........................ 38 步進(jìn)電機(jī)控制概況 ............................................................................................. 38 反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理 ................................................................. 39 步進(jìn)電機(jī)功率的確定 ......................................................................................... 43 驅(qū)動(dòng)電源 ........................................................................................................... 45 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制 ......................................................................................... 47 機(jī)器鼠所使用的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 ................................................................. 49 單片機(jī)控制 ....................................................................................................... 53 單片機(jī)控制程序流程圖 ...................................................................................... 64 第 5 章 基于機(jī)器鼠控制系統(tǒng)的一種實(shí)用自主吸塵機(jī)器人機(jī)械部分設(shè)計(jì) .. 69 差動(dòng)式車體運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 ...................................................................................... 70 驅(qū)動(dòng)輪機(jī) 構(gòu)組成 ................................................................................................ 74 隨動(dòng)輪機(jī)構(gòu)組成 ................................................................................................ 79 結(jié) 論 .......................................................... 81 致 謝 .......................................................... 83 參考文獻(xiàn) ....................................................... 85 附錄一： C 語言單片機(jī)控制程序 .................................. 88 附錄二： PCB 印刷圖 ............................................ 88 附錄三： 外文翻譯 .............................................. 88 附錄四： 實(shí)習(xí)報(bào)告 .............................................. 88 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 1 頁 第 1 章 緒論 “機(jī)器人”一詞起源于捷克語，意為強(qiáng)迫勞動(dòng)力或奴隸。 圖 1 機(jī)器 鼠 外形 照片 采用了 ATMEL 公司的 AT89S52 單片機(jī)控制，小型四相步進(jìn)電機(jī)及 專用的 PMM8713步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案，紅外接近開關(guān)作為 主要傳感器，差動(dòng)式 底盤 結(jié)構(gòu)，初步實(shí)現(xiàn)針對(duì)