【正文】 ........................................................................................... II 引 言 ............................................................................................................... 1 1 緒論 ............................................................................................................. 2 移動(dòng)機(jī)器人 [5]的研究歷史 ............................................................................. 2 移動(dòng)機(jī)器人的研究意義 ................................................................................ 3 移動(dòng)機(jī)器人研究的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 .................................................................... 4 2 超聲波移動(dòng)機(jī)器人方案的確定 .................................................................. 7 超聲波移動(dòng)機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案 ........................................................ 7 超聲波移動(dòng)機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 ...................................................... 12 移動(dòng)機(jī)器人傳感器設(shè)計(jì)方案 ...................................................................... 13 3 超聲波移動(dòng)機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ............................................................ 15 電動(dòng)機(jī)的確定 .............................................................................................. 15 減速器的確定 .............................................................................................. 16 4 超聲波移動(dòng)機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) ............................................................ 20 差分驅(qū)動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型 .......................................................................... 21 電子元件的選型 .......................................................................................... 23 移動(dòng)機(jī)器人的超聲波原理 .......................................................................... 28 結(jié) 論 ......................................................................................................... 36 致 謝 ......................................................................................................... 37 參考文獻(xiàn) ......................................................................................................... 38 附 錄 ......................................................................................................... 39 ??本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 1 引 言 移動(dòng)機(jī)器人在不確定環(huán)境下不僅要具備自主探測(cè)的能力， 而且要對(duì)周圍的特征環(huán)境具有較強(qiáng)的識(shí)別能力，才能最大限度地提高機(jī)器人的工作能力。 Differential type。s eyes, so the ultrasound navigation has played an important role in the development of the robot. In this paper, the robot select the single chip as the core of the control system, use the ultrasonic sensors to detect obstacles on the road, and control the robot avoid the obstacle and stop the car automatically, even control the speed during the driving. The paper about the design of the ultrasound robot includes the following parts: the design of the chassis?s structure, the controlsystem of the chassis and the method of some calculations about ultrasonic. 1. The Design of the Chassis?s structure: the robot apply the twowheels structure driven independently, choose the stepping motor as the power source, change the direction with the differentialvelocities platform, and it also use incremental photoelectric encoder to test the speed of the robot?s motivation which help the robot locate itself automatically. 2. The controlsystem of the chassis: The robot receive the signals of ultrasonic sensors with the microcontroller , which can make decisions and then generate the driving signals to control the steppermotor. The drivercircuit applies two motordriverchips to control the steppermotor, implement the functions of steering, acceleration and others. 3. The part of Ultrasonic sensor and the algorithm: The ultrasonic sensors, as the robot39。 ：以超聲波傳感器做為機(jī)器人的感知系統(tǒng)，把接受的超聲波信號(hào)通過超聲波處理技術(shù)提取機(jī)器人所在環(huán)境的環(huán)境特 征，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人對(duì)環(huán)境信息的采集。 ：應(yīng)用單片機(jī)接受超聲波傳感器的信號(hào)，做出決策然后產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。 本文設(shè)計(jì)的超聲波移動(dòng)機(jī)器人主要內(nèi)容包括：底盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、底盤的控制系統(tǒng)以及超聲波 傳感部分。因?yàn)樵诨诔暡ǖ闹悄軝C(jī)器人中，超聲波就像機(jī)器人的眼睛，所以超聲波導(dǎo)航是機(jī)器人發(fā)展的重要一部分。??本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） I 摘 要 智能機(jī)器人 [1]作為現(xiàn)代的新發(fā)明，是未來的發(fā)展方向，它能夠在一個(gè)環(huán)境里按照預(yù)定的模式自行運(yùn)作，不需要人為的管理，可應(yīng)用于科學(xué)勘探等用途。近幾年來，超聲波導(dǎo)航 [2]已經(jīng)成為了機(jī)器人導(dǎo)航的主要發(fā)展方向之一。 本文采用單片機(jī) [3]為控制核心，利用超聲波傳感器檢測(cè)道路上的障礙，控制機(jī)器人的自動(dòng)避障，快慢速行駛以及自動(dòng)停車。 ：機(jī)器人采用獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的兩輪式結(jié)構(gòu)，動(dòng)力源采用步進(jìn)電機(jī) [4]，減速裝置采用齒輪減速，利用差速移動(dòng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的轉(zhuǎn)向，選用增量式光電編碼器對(duì)機(jī)器人速度進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自主定位。步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路采用兩個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的控制，完成機(jī)器人轉(zhuǎn)向、加速等功能。 關(guān)鍵詞 ：超聲波；差動(dòng)式；步進(jìn)電機(jī)；移動(dòng)機(jī)器人 ??本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） II Abstract As a modern invention, the new intelligent robot indicate the development of the future, it can operate automatically in the pattern set in advance but not with human management. So, it can be applied in the field of scientific exploration and so on. In recent years, ultrasound has bee the main way in the field of the robot navigations. Ultrasonic just like the robot39。s perceptual system, process the ultrasonic signal received to analyze the environmental characteristics where the robot?s in and to get the information of the environment. Key words： Ultrasonic wave。 Stepbysteps the electrical machinery。在移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航控制中，準(zhǔn)確的目標(biāo)識(shí)別技術(shù)主要應(yīng)用于地圖匹配、機(jī)器人自定位以及全局規(guī)劃和局部規(guī)劃的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。 超聲波導(dǎo)航定位通常是由超聲波傳感器的發(fā)射探頭發(fā)射出超聲波，超聲波在介質(zhì)中遇到障礙物而返回到接受裝置。長(zhǎng)期以來被廣泛的應(yīng)用到移動(dòng)機(jī)器人的導(dǎo)航與避 障中，而且它采集環(huán)境信息時(shí)不需要復(fù)雜的圖像配準(zhǔn)技術(shù)，因此測(cè)距速度快。同時(shí)，超聲波傳感器也不易受到如天氣條件、環(huán)境光照及障礙物陰影、表面粗糙度等外界環(huán)境條件的影響。 ??本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 2 1 緒論 上個(gè)世紀(jì) 60 年代，隨著微電子學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)也取得了飛躍性的變化。 1959 年，美國(guó)英格伯格和德沃爾制造出世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人，取名“尤尼 梅遜”，意為“萬能自動(dòng)”。這三部分都可以相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)、伸縮，很像是人的手臂了。英格伯格和德沃爾認(rèn)為汽車制造過程比較固定，適合用這樣的機(jī)器人。 經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，機(jī)器人已經(jīng)在很多領(lǐng)域中取得了巨大的應(yīng)用成績(jī)，其種類也不勝枚舉，幾乎各個(gè)高精尖端的 技術(shù)領(lǐng)域更是少不了它們的身影。第一代機(jī)器人是 簡(jiǎn)單的示教再現(xiàn)型機(jī)器人，這類機(jī)器人需要使用者事先教給它們動(dòng)作順序和運(yùn)動(dòng)路徑，再不斷地重復(fù)這些動(dòng)作。它們基本上沒有感覺也不會(huì)思考。和第一代機(jī)器人相比，低級(jí)智能機(jī)器人具有一定的感覺系統(tǒng)，能獲取外界環(huán)境和操作對(duì)象的簡(jiǎn)單信息，可對(duì)外界環(huán)境的變化做出簡(jiǎn)單的判斷并相應(yīng)調(diào)整自己的動(dòng)作，以減少工作出錯(cuò)、產(chǎn)品報(bào)廢。 20世紀(jì) 90 年代以來，在生產(chǎn)企業(yè)中這類機(jī)器人的臺(tái)數(shù)正逐年增加。它不但有第二代機(jī)器人的感覺功能和簡(jiǎn)單的自適應(yīng)能力，而且能充分識(shí)別工作對(duì)象和工作環(huán)境，并能根據(jù)人給的指令和它自身的判斷結(jié)果自動(dòng)確定與之相適應(yīng)的動(dòng)作。 移動(dòng)機(jī)器人是一種集環(huán)境感知，路徑規(guī)劃，行為控制等多項(xiàng)功能于一體的高智能化機(jī)械系統(tǒng)，能夠連續(xù)、實(shí)時(shí)地實(shí)現(xiàn)自主控制。而超聲波機(jī)器人由于它的成本低，不易受空氣環(huán)境的影響，一直是機(jī)器人發(fā)展的一個(gè)方向。 我國(guó)的機(jī)器人專家從應(yīng)用環(huán)境出發(fā)，將機(jī)器人分為兩大類，即工業(yè)機(jī)器人和特種機(jī)器人。而特種機(jī)器人則是除工業(yè)機(jī)器人之外的、用于非制造業(yè)并服務(wù)于人類的各 種先進(jìn)機(jī)器人，包括：家務(wù)型機(jī)器人、操作型機(jī)器人、程控型機(jī)器人、示教再現(xiàn)型