【正文】 /2。 基本工作原理： (1)采用 IO 口 TRIG 觸發(fā)測距，給至少 10us 的高電平信號 。因此決定采用使用功率三極管作為功率放大器的輸出控制直流電機。 而且 L298N 有過電流保護首都師范大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文 13 功能，當(dāng)出現(xiàn)電機卡死時，可以保護電路和電機 。這種電路由于工作在管子的飽和截止模式下，則效率非常高； H 橋電路保證了可以簡單地實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制，電子開關(guān)的速度很快，穩(wěn)定性也很高。 圖 Arduino 單片機實物圖 電機、電機驅(qū)動模塊 本設(shè)計 采用由雙極性管組成的 H 橋電路（ L298N）。輸入電壓：接上電腦 USB 時無須外部供電，外部供電 7V~12V 直流電壓輸入。 Analog I/O 模擬輸入 /輸出端共 0~5。 圖 實驗前期準備 搭建小車的零件清單如下： 2 個 2 個 2 個 1 個 *150* 有機玻璃板 2 片 電機驅(qū)動板 1 個 328 給力板 1 個 1 個 1 個 1 個 1 個 節(jié) 5 號電池盒一個 12 條 米長 USB 線 1 條 35MM 長 3 個 12MM 4 個 首都師范大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文 11 螺絲螺母若干 基于行為設(shè)計的移動機器人設(shè)計與實現(xiàn) 12 第三章 硬件 模塊 各模塊的的基本性能 單片機模塊 本設(shè)計采用 Atmel Atmega328 微處理控制器。如果程序有錯誤，就會有如圖 的顯示，標出了行號。 Tools里面第一項，自動格式，當(dāng)你把一段從網(wǎng)上 下載 的源代碼放到 sketch 里面， 會有一些縮進的亂碼 ，這時， Auto Format 就起到了很好的作用 。 圖 Arduino IDE 的菜單欄中有很多選項，例如“文件”“編輯”等英文界面。 圖 串口監(jiān)視器 如果電腦沒找到串口或者驅(qū)動沒裝好，就會有 如圖 的提示。 圖 upload 上傳 功能 如圖 這就是串口監(jiān)視器的運行畫面相對于網(wǎng)上流傳的 眾多 串口調(diào)試軟件， 它的 功能可以說 較為簡單。 最右邊 的 圖標 是我們需要熟知的串口監(jiān)視器，快捷鍵是 ： Ctrl+Shift+M。當(dāng)我們把鼠標放在上面就會在右側(cè)出現(xiàn)按鍵的功能。 Arduino 語言是一種類 c 的語言。另外有提供9V 直流電源輸入 ；在 應(yīng)用方面，利用 Arduino，突破以往只能使用鼠標，鍵盤， CCD 等輸入的裝置進行互動內(nèi)容的設(shè)計，可以更簡單地達成單人或多人游戲互動。 Arduino 也可以獨立運行，并與軟件進行交互，例如： Macromedia Flash, Processing,Max/MSP, Pure Data,VVVV 或其他互動軟件， Arduino 的 IDE 界面基于開放源代碼，可以讓我們 免費下載使用，開發(fā)出更多令人驚艷的互動作品。 Arduino 的 功能 ： 基于行為設(shè)計的移動機器人設(shè)計與實現(xiàn) 8 Arduino 可以 讓我們 快速使用與 Macromedia Flash, Processing, Max/MSP, Pure Data, SuperCollider 等軟件結(jié)合，作出互動作品。 可依據(jù)官方提供的 Eagle 格式 PCB 和 SCH 電路圖簡化 Arduino 模組，完成獨立運作的微處理控制；可簡單地與傳感器，各式各樣的電子元件連接 (例如：紅外線 ,超音波 ,熱敏電阻 ,光敏電阻 ,伺服馬達 ,?等 ) 支持 多種互動程序，如： Flash、 Max/Msp、 VVVV、 PD、 C、 Processing 等。 Arduino 支持 ISP 在線燒，可以將新的“ bootloader”固件燒入 AVR 芯片。 首都師范大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文 7 圖 硬件 設(shè)計 框架 軟件設(shè)計 Arduino 語言 Arduino 語言具有如下特點： 開放源代碼的電路圖設(shè)計，程序開發(fā)接口免費下載，也可依需求自己修改。當(dāng)超聲波傳感器遇到障礙物，將反饋提供到單片機里從而做出向左旋轉(zhuǎn)的反應(yīng)，再次檢測前方是否有障礙物，若有障礙物則繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，沒有障礙物則電 機驅(qū)動器驅(qū)動電機前進，從而實現(xiàn)整個小車的避障功能。小車以 Arduino 單片機為核心，連接電機驅(qū)動板 控制兩個直流電動機的運轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)小車的前進。 硬件設(shè)計 本小車的硬件部分分為幾個模塊：超聲波傳感器、 Arduino 單片機、電源、兩個直流電動機、電機驅(qū)動板、車身。直流電機 PWM 控制實現(xiàn)部分主要由一些二極管、電機和 L298 直流電機驅(qū)動模塊組成。其間是通過 AT89S52 單片機產(chǎn)生脈寬可調(diào)的脈沖信號并輸入到 L298 驅(qū)動芯片來控制直流電機工作的。主體電路：即直流電機 PWM 控制模塊。當(dāng)機器人在行走過程中遇到前方障礙時 ,能夠根據(jù)有效范圍內(nèi)的距離作出相應(yīng)處理 ,由單片機軟件發(fā)出轉(zhuǎn)彎、直行、后退指令 ,避免機器與障礙物 相撞。如此通過超聲波不斷的循環(huán)檢測周邊環(huán)境的情況進行自動避障。 項目主要研究內(nèi)容 本設(shè)計題目為《 基于行為設(shè)計的移動機器人設(shè)計與實現(xiàn) 》是 以 Arduino 單片機為控制核心， 主要研究小車的避障功能。同時小車可以作為玩具的發(fā)展對象，為中國玩具市場技術(shù)含量的缺乏進行一定的彌補，實現(xiàn)經(jīng)濟收益，形成商業(yè)價值。我國作為一個世界大國，在高科首都師范大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文 5 技領(lǐng)域也必須占據(jù)一席之地，未來汽車的智能化是汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展必然的，在這種情況下研究超聲波在智能車避障上的應(yīng)用具有深遠意義，這將對我國未來智能汽車的研究在世界高科技領(lǐng)域占據(jù)領(lǐng)先地位具有重要作用。機器人要實現(xiàn)自動導(dǎo)引功能和避障功能就必須要感知導(dǎo)引線和障礙物，感知導(dǎo)引線相當(dāng)給機器人一個視覺功能。歐洲各國在智能移動機器人的研究和應(yīng)用方面在世界上處于公認的領(lǐng)先地位。 在各國的智能移動機器人發(fā)展中，美國的智能移動機器人技術(shù)在國際上一直處于領(lǐng)先地位，其技術(shù)全面、先進，適應(yīng)性也很強，性能可靠、功能全面、精確度高，其視覺、觸覺等人工智能技術(shù)已在航天、汽車工業(yè)中廣泛應(yīng)用。 智能移動機器人涉及到許 多關(guān)鍵技術(shù)，這些技術(shù)關(guān)系到智能移動機器人的智能性的高低。從長遠來說，希望操作人員只要給出要完成的任務(wù)，而機器能自動形成完成該任務(wù)的步驟，并自動完成它。 Arduino 機器人發(fā)展現(xiàn)狀 我國 目前 的發(fā)展現(xiàn)狀是 研制中的智能移動機器人智能水平并不高，只能說是智能移動機器人的初級階段。大大降低了軟件開發(fā)難度，適宜非專業(yè)愛好者使用。類似的，如果你需要的話，你也可以直接往你的 Arduino 程序中添加 AVRC 代碼。 軟件開源并可擴展－ Arduino 軟件是開源的，對于有經(jīng)驗的程序員可以對其進行擴展。 初學(xué)者很容易就能學(xué)會使用 Arduino 編程環(huán)境，同時它又能為高級用戶提供足夠多的高級應(yīng)用。 而 大部分其它的單片機系統(tǒng)都只能運行在 Windows 上。最便宜的Arduino 版本可以自己動手制作，即使是組裝好的成品，其價格也不會超過 200 元。所有這些工具，你都不需要去關(guān)心單片機編程繁瑣的細節(jié)，提供給你的是一套容易使用的工具包。 我們 為什么要使用 Arduino？有很多的單片機和單片機平臺都適合用做交互式系統(tǒng)的設(shè)計。 4） 可依據(jù)官方提供的 Eagle 格式 PCB 和 SCH 電路圖簡化 Arduino 模組，完成獨立運作的微處理控制；可簡單地與傳感器，各式各樣的電子元件連接 (例如：紅外線 ,超音波 ,熱敏電阻 ,光敏電阻 ,伺服馬達 ,…等 ) 5)支持多種互動程序，如： Flash、 Max/Msp、 VVVV、 PD、 C、 Processing 等。 3） Arduino 支持 ISP 在線燒，可以將新的 “bootloader”固件燒入 AVR 芯片。 其主要特點如下： 1） 開放源代碼的電路圖設(shè)計，程序開發(fā)接口免費下載，也可依個人需求自己修改。 Arduino 也可以獨立運作成為一個可以跟軟件溝通的接口，例如說： flash、 processing、 Max/MSP、 VVVV 或其他互動軟件 …?？梢宰约簞邮种谱鳎部梢再徺I成品套裝 。對 Arduino 的編程是利用 Arduino 編程語言 (基于 Wiring)和 Arduino 開發(fā)環(huán)境 (based on Processing)來實現(xiàn)的。 Arduino 能通過各種各樣的傳感器來感知環(huán)境，通過控制燈光、馬達和其他的裝置來反饋、影響環(huán)境。 它 包含兩個主要的部分：硬件部分是可以用來做電路連接和 Arduino 電路板；另外一個則是 Arduino IDE，你的計算機中的程序開發(fā)環(huán)境。 “智能 避障機器人 ”作為現(xiàn)代社會的新產(chǎn)物，也是以后的發(fā)展方向，他可以按照預(yù)先設(shè)定的模式在一個特定的環(huán)境里自動的運作，無需人為管理，便可以完成預(yù)期所要達到的或是更高的目標。 因此，在本次的設(shè)計中，我們將設(shè)計出一個能夠避障 機器人 ，在具有這個基本功能的基礎(chǔ)上，我們就可以為他附加更多的功能，賦予它更多的實用價值。他們在我們的生活中非常常見也很實用，他們的特點 就是無需人們的控制 ，能夠自行運動完成他們的任務(wù)。人們將計算機技術(shù)更加廣闊的運用的人類生活中，制造能替代人勞動的機器一直是人類的夢想，并一直在為之努力。obstacle avoidance 首都師范大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文 III 第一章 緒論 .................................................................................................................................... 1 論文的選題背景 ................................................................................................................... 1 Arduino 單片機概述 ............................................................................................................. 2 Arduino 機 器人發(fā)展現(xiàn)狀 ..................................................................................................... 3 Arduino 智能避障機器人研究意義和目的 ......................................................................... 4 項目主要研究內(nèi)容 ............................................................................................................... 5 第二章 避障小車機器人的總體設(shè)計 ............................................................................................ 6 設(shè)計原理與方法 ................................................................................................................... 6 硬件設(shè)計 ............................................................................................................................... 6 軟件設(shè)計 ............................................................................................................................... 7 Arduino 語言 .................................................................................................................. 7 Arduino IDE .................................................................................................................... 8 實驗前期準備 .............................................................