【正文】 。 路徑規(guī)劃技術(shù) 路徑規(guī) 劃就是根據(jù)機(jī)器人所感知到的工作環(huán)境信息 , 按照某種優(yōu)化指標(biāo) , 在起始點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)規(guī)劃出一條與環(huán)境障礙無碰撞的路徑 , 并且實(shí)現(xiàn)所需清掃區(qū)域的合理 的 路徑覆蓋 ,實(shí)質(zhì)就是 掃地機(jī) 運(yùn)動(dòng)過程中的導(dǎo)航和避碰。 1 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 掃地機(jī)的智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) SWEEPER INTELLIGENT CONTROLSYSTEM DESIGN 學(xué)院（部）： 電氣與信息工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 電氣 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 年 月 日 2 掃地機(jī)的智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要 目前 ， 各 式 各樣的服務(wù)機(jī)器人越來越多應(yīng)用于人們的生活中，從事著與人們生活息息相關(guān)的服務(wù)工作，極大地提高和改善了人們的生活質(zhì)量。智能化掃地機(jī)不僅給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也產(chǎn)生了顯著的社會(huì)效益。 6 解決智能掃地機(jī)反復(fù)清理一個(gè)地方的問題 論文主要完成的工作 課題主要完成的工作包括清潔機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)選擇，傳感器的選擇，控制算法的研究，硬件電路設(shè)計(jì)和軟件編程及試驗(yàn)。 AT89C51 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4KB 的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器（ PEROM）和 128bytes 的 隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ ROM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器（ CPU）和 Flash 存儲(chǔ)單元。P3 口除了作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表 所示： 表 端口引腳第二功能表 端 口 引 腳 第 二 功 能 RXD （串行輸入口） TXD （串行輸出口） 0INT （外中斷 0） 123456781 31 21 51 43 11 91 891 71 6P 1 0P 1 1P 1 2P 1 3P 1 4P 1 5P 1 6P 1 7I N T 1I N T 0T 1T 0/ V PEAX 1X 2R E S E TRDWR3 93 83 73 63 53 43 33 22 12 22 32 42 52 62 72 82 93 01 11 04 14 0P 2 6P 2 5P 2 4P 2 3P 2 2P 2 7P 2 1P 2 0P 0 7P 0 6P 0 5P 0 4P 0 3P 0 2P 0 0P 0 1V S SV C CR X DT X DP S E NA L E /P 圖 AT89C51 芯片 10 P3,3 1INT （外中斷 1） T0 （定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0） T1 （定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1） WR （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） RD （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） 11 3 智能掃地機(jī) 各系統(tǒng)分析 用 紅外 傳感器 、 光電傳感器、接觸傳感器完成自動(dòng)避障 。 掃地 機(jī)傳感器系統(tǒng)的主要任務(wù)是提供工作環(huán)境下的 障礙物信息，以實(shí)現(xiàn) 掃地 機(jī) 的自主避障。因此 ,光電式傳感器在檢測(cè)和控制中應(yīng)用非常廣泛。所以，第一個(gè)要解決的問題就是如何讓電機(jī)能根據(jù)自己的意圖轉(zhuǎn)動(dòng) 。雖然近年不斷受到其他電動(dòng)機(jī) 如交流變頻電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的挑戰(zhàn)，但直流電動(dòng)機(jī)仍然是許多調(diào)速控制 電動(dòng)機(jī)的最優(yōu)選擇，在生產(chǎn)、生活中 仍 有著廣泛的應(yīng)用。工業(yè)設(shè)備中，在高壓、輻射、有毒氣體、粉塵等環(huán)境下，采用紅外線遙控 能 可靠且 有效地隔離電氣干擾。 MRV C CG N DP F IWDOR E S E TI M P 8 1 3 LW D IPFO 圖 IMP813L 芯片 17 (2)看門狗電路輸出。這里采用 2 行 16 個(gè)字的 DM162 液晶模塊，通過與單片機(jī)連接，編程，完成顯示時(shí)間及清掃機(jī)行進(jìn)速度的功能。驅(qū)動(dòng)器保護(hù)電路由 8 個(gè)高速大電流肖恩特二極管 1N5822（圖中 D1~D8）組成，用來消除電機(jī)在起停、制動(dòng)及換向時(shí)產(chǎn)生的反電勢(shì)。 1 min 之內(nèi)無按鍵，則遙控器進(jìn)入低功耗狀態(tài)。 26 結(jié)論 本課題設(shè)計(jì)結(jié)合機(jī)器人控制原理，使用機(jī)器人開發(fā)平臺(tái)，對(duì)智能清掃機(jī)各部分系統(tǒng)分別作了 具體 分析。 27 參考文獻(xiàn) [1]譚定忠，王啟明，李金山，李林 .清潔機(jī)器人研究發(fā)展現(xiàn)狀 [M]. 2021 [2]邢敏，蒙梅，劉任平 .JP cleaner 型清潔機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) [M].2021 [3]王以倫，鄧寶林，王洪濤，馮晨 .清潔機(jī)器人的自動(dòng)避障控制系統(tǒng) [M].2021 [4]石為人，周學(xué)益 .室內(nèi)清潔機(jī)器人避障路徑規(guī)劃研究 [M].2021 [5]譚定忠，王啟明，孔凡凱 .主動(dòng)移動(dòng)清潔機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)性能研究 [M].2021 [6]時(shí)尚預(yù)言 .自動(dòng)裝置造就“懶漢時(shí)代” [J].2021 [7], Mapping for Mobile Robot Obstacle Avoidance[J].IEEE Trans. Robotics and Automation,1991, 7(3)： 278288 [8]Sewan Cleaning Robot:Roboking System Integration and Overview[A]:Proceedings of the 2021 IEEE International Conference on Robotics 8 Automation New Orleans,2021,4:44374441 [9]JosephL， [M].AKPeter， 1999. [10] Brian reach the home floor [J].Industrial Robot ,2021,28 (1):2728 28 致謝 在作此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，本 人得到了 老師的精心指導(dǎo)，正是因?yàn)槔蠋煵粩嗟奶峁┐罅康馁Y料來源，不僅為我設(shè)計(jì)出該 智能掃地機(jī) 提供了大量的知識(shí)貯備，而且使我學(xué)會(huì)了從大量的資料中選擇出自己需要的東西。若可清掃則由單片機(jī)向清掃機(jī)械電機(jī)發(fā)出清掃指令，執(zhí)行清掃命令，完成清掃后繼續(xù)等待紅外傳感器接收信號(hào)。 (3) 當(dāng)接收到前進(jìn)指令時(shí)，啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。一般掃地機(jī)器人按右手法則尋找充電座，所以在掃地機(jī)器 人貼墻的一側(cè)（選左側(cè)）和后部各裝有一個(gè)紅外接收傳感器，當(dāng)側(cè)面的一側(cè)在貼邊過程中收到紅外信號(hào)時(shí)，掃地機(jī)器人順時(shí)針旋轉(zhuǎn) 90 度，并沿著紅外光路靠近充電座，同時(shí)檢測(cè)充電座充電電壓即可確定是否已經(jīng)對(duì)接上。當(dāng) PFI 低于 1． 25V時(shí)，電源故障輸出腳第 5 腳 PF0 變低，可引起 AT89C51 中斷，進(jìn)行電源故障處理，或?qū)⒅匾獢?shù)據(jù)保存下來。 IMP813L 剛好能滿足這些要求，下面具體介紹該芯片的性能特點(diǎn)及使用方法。 選用的輪子驅(qū)動(dòng)電機(jī)即為無刷直流電機(jī)，其工作電壓是 10~15V，最 大工作電流，正常工作電流 ， 有專門的換向控制引腳，高低電平控 制正反轉(zhuǎn)。吸塵器內(nèi)的風(fēng)機(jī)和帶動(dòng) 毛刷的電 源穩(wěn) 壓輸 出信 號(hào)施 密 特觸 發(fā) 器信 號(hào)處 理霍 爾元 件 圖 EW462 內(nèi)部原理示意圖 14 電機(jī)都使用直流電機(jī)，由于不需要調(diào)速、換向，因此控制方法比較簡單。通過控制霍爾元件正上方的磁場極性，可以控制元件輸出信號(hào)的變化趨勢(shì)。紅外光電傳感器是采用光電元件作為 檢測(cè)元件 的傳感器。內(nèi)傳感器主要用于采集系統(tǒng)自身狀態(tài)的信息 ,比如速度、加速度、