【正文】 西南交通大學本科 畢業(yè)設計 (論 文 ) 第 Ⅲ 頁 AT89S52 單片機 外圍硬件接線圖 外文資料翻譯 設計、計算說明書 論文各部分內(nèi)容及時間分配：（共 12 周） 第一部分 實習 (1 周 ) 第二部分 收集資料、進行市場調(diào)查、完成總體設計 (3 周 ) 第三部分 進行詳細方案設計、完成控制系統(tǒng)、電路板的調(diào)試及機械零件的加工 (4 周 ) 第四部分 完成機器人的總裝及功能調(diào)試 (2 周 ) 第五部分 外文翻譯以及設計說明書 (2 周 ) 評閱及答辯 ( 周 ) 備 注 指導教師： 年 月 日 審 批 人： 年 月 日 西南交通大學本科 畢業(yè)設計 (論文 ) 第 Ⅳ 頁 摘 要 移動機器人是近年來發(fā)展起來的一門綜合學科，集中了機械、電子、計算機、自動控制以及人工智能等多學科最新研究成果，代表了機電一體化的最高成就。這些行為單元是一些由傳感器和執(zhí)行器組成的完整的運動控制單元，具有相應的導航功能，各行為單元所采用的行為方式各不相同，這些單元 通過相互協(xié) 調(diào)工作來完成導航任務。 d. 經(jīng)濟性。 針對機器鼠比賽項 西南交通大學本科 畢業(yè)設計 (論文 ) 第 Ⅳ 頁 目的環(huán)境模型未知或不確定，以及該機器人本身的某些限制 , 采用基于行為的研究方法 , 實現(xiàn)了自行設計的自主式小型移動機器人在未知、動態(tài)環(huán)境中的自動避障。 關鍵 詞： 移動機器人；路徑規(guī)劃；單片機控制步進電機驅動；紅外接近開關傳感器；自主吸塵機器人 西南交通大學本科 畢業(yè)設計 (論文 ) 第 Ⅴ 頁 Abstract The Mobile Robert is a recently developing synthetic discipline which represents mechanicalelectrical integration and centralizes the latest research of mechanics, electronics, puter, autocontrol artificial intelligence, etc. In production industries the robot is used to transport and loadunload meanwhile it also widely used in others, like agriculture, medicine, and so on. In the relevant researches, the technology of it is a very important field. Firstly this paper make a summary of current technologies of path planning preliminarily, and then from casebased environment modelbased and behaviorbased aspects, make a summary of the recent situation mobile robot’s path planning researches prehensively and systematically. Finally introduces and analyzes the monly used methods and their applications. Because of the uncertain and dynamic the environment models and the limitation of the robotic mice, we choose the method of adopting behaviorbased. The selfdesigned autonomous navigation of mobile robot avoiding obstacles automatically can be realized. Though modeling for the circulatingcircumstance of robotic mice, its tasks performing, along wall walking and obstaclerotating judging are analyzed and constructed according to the behaviorbased method as well as the arrangement of robotic mice’s sensor and the design of mechanical platform. We have built the platform of practicality for the robotic mice. The AT89S52 singlechip controlling also miniature four phase stepper motor and circuit of step motor driving program are adopted, with infrared remote control switch controller as the major sensor and differential chassis structure. Therefore, the design of autonomous navigation of mobile vehicle aimed at the miniature robotic mice contest will be achieved. Use limited funds to make a simple carriage, build an experimental electric circuit, draw and print the circuit board and acplish the assembling and debugging work. The design of robotic mice is a validation for behaviorbased method. The putational algorithm is widely used in household services robots and the typical form is autonomous cleaning robots. On the ground of robotic mice sensor and control system, the thesis further put forwards a mechanical chassis design, acplish CAD modeling calculate and analyze in terms of autonomous cleaning robots. Key word: Mobile robot。日本人認為“機器人就是任何高級的自動機械”，這就把那種尚需一個人操縱的機械手包括進去了。 ? 設備上或周圍的傳感器，可以感知周圍環(huán)境并向設備提供有用的反饋。至少，一個行星漫步者必須具備某種傳感輸入源、某種解釋該輸入的方法和修改它的行動以響應改變著的世界的方法。 西南交通大學本科 畢業(yè)設計 (論文 ) 第 3 頁 圖 11 四足移動機器人 60 年代后期，美國和蘇聯(lián)為完成月 球探測計劃，研制并應用了移動機器人。移動機構有輪式（如四輪式、兩輪式、全方向式、履帶式）、足式（如 6 足、 4足、 2足）、混合式 (用輪子和足 )、特殊式 (如吸附式、軌道式、蛇式 )等類型。 西南交通大學本科 畢業(yè)設計 (論文 ) 第 5 頁 第 2 章 移動機器人路徑規(guī)劃方法的分類及現(xiàn)狀 從到目前為止的研究來看，移動機器人路徑規(guī)劃方法主要可以分為以下三種類型： 基于事例的學習規(guī)劃方法 基于事例的學習規(guī)劃方法依靠過去的經(jīng)驗進行學習及問題求解，一個新的事例可以通過修改事例庫中與當前情況相似的舊的事例來獲得。 基于環(huán)境模型的規(guī)劃方法 該方法首先需要建立一個關于機器人運動環(huán)境的環(huán)境模型。前 4種方 法都是采用基于圖論的思想，將目標、機器人及其工作空間用一個連接圖表示，如此一來，路徑規(guī)劃問題就轉化為在圖上尋找一條從起始節(jié)點到目標節(jié)點的路線。前 4種方法相對應用較廣，后幾種則是近年來才比較流行，其中啟發(fā)式方法的研究取得了較大進展。機器人的最終操作由控制器根據(jù)行為的優(yōu)先級和本身的任務做出綜合的反應 [41]。 (3)任務行為 由障礙物識別和 環(huán)境探索兩個行為組成。 基于行為的方法在中智能家庭等商業(yè)領域受到了許多研究人員的青睞， iRobot公司成功地研制出 Roomba 家庭式自動地板吸塵除菌機器人，將基于行為的思想引入機器人的作業(yè)規(guī)劃中，提高了規(guī)劃的效率和對環(huán)境的適應度，具有良好的應用前景。機器人的長寬不超過規(guī)定尺寸，高度和重量沒有限制。為了得到這種任務分解方式，從機器人的視角出發(fā)，全局考慮整個任務的實現(xiàn)過程。 1) 控制系統(tǒng)選擇 ? 開環(huán)控制系統(tǒng)（ openloop control systems） 系統(tǒng)的控制輸入不受輸出影響的控制系統(tǒng)。 開環(huán)控制器是一種最簡單的控制系統(tǒng)，下圖所示為小車的開環(huán)控制系統(tǒng)。如果沒有 眼睛 ，就沒有了 反饋 回路，也就成了一個開環(huán)控制系統(tǒng)。 ? 針對機器鼠比賽的狀態(tài)控制器 由于考慮采用步進電機作為驅動部件，因此在開環(huán)控制器的基礎上提出狀態(tài)控制器，這種控制器比比例 控制器還要簡單，只有兩種狀態(tài)，根據(jù)傳感器反饋信息實現(xiàn)狀態(tài)之間的切換：當檢測量高于某個設定的閥值，控制器輸出一個數(shù)值；而當檢測量低于該值時，則輸出另外一個不同的數(shù)值。然而，出現(xiàn)拐彎時，如果拐彎方向朝向機器鼠一側，那么機器鼠容易同墻壁發(fā)生碰撞 ；如果拐彎朝向另一側，那么機器鼠需要移動很遠的距離才能返回靠近墻壁的位置。為了使狀態(tài)控制系統(tǒng)獲得良好的控制性能，需要根據(jù)目的引入磁滯環(huán)節(jié)。采用這種方法，機器人沿墻行走的路徑軌跡為圓齒形。通常，沿墻行走至采用一個接近覺傳感器，并且采用這種傳感器的行為與測距傳感器有很大部分相似。如果控制系統(tǒng)連續(xù)運行，在行為不需要執(zhí)行時，只要簡單的利用觸發(fā)控制開關廢棄相關的輸出指令即可 [42]。在機器人領域經(jīng)常采用的是具有限狀態(tài)數(shù)量的系統(tǒng)，有限狀態(tài)機不但具有有限數(shù)量的狀態(tài)，而且還詳細的對系統(tǒng)如何在狀態(tài)間進行切換定義了相關規(guī)則 [5]。如圖 312所示。 :在機器人的左、右輪上分別裝上兩個獨立的驅動電機， 通過控制左右輪的速度比實現(xiàn)車體的轉向。三輪移動機構結構最簡單，控制最方