【正文】 用領(lǐng)域。到80年代中期機(jī)器人制造業(yè)成為發(fā)展最快和最好的經(jīng)濟(jì)部門(mén)之一。到70年代末期，工業(yè)機(jī)器人有了更大的發(fā)展。他們發(fā)現(xiàn)，機(jī)器人的出現(xiàn)與發(fā)展為人工智能的發(fā)展帶來(lái)了新的生機(jī)。從20世紀(jì)60年代初期到70年代初期，機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展較為緩慢。（8）智能機(jī)器人[5]。（7）學(xué)習(xí)控制型機(jī)器人。（6）適應(yīng)控制型機(jī)器人。（5）感覺(jué)控制型機(jī)器人。（4）數(shù)控型機(jī)器人。（3）示教再現(xiàn)型機(jī)器人。（2）程控型機(jī)器人。如圖11所示關(guān)節(jié)式機(jī)械系統(tǒng)變速機(jī)構(gòu)執(zhí)行裝置內(nèi) 傳 感 器機(jī)器人模型環(huán)境模型工作任務(wù)控制算法控制器(計(jì)算機(jī))環(huán) 境外傳感器任 務(wù)控制內(nèi)傳感器信息外傳感器信息計(jì)算機(jī)語(yǔ)言交互作用任務(wù)環(huán)境執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制器外傳感器信息外傳感器信息(a)(b)圖11 機(jī)器人系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)關(guān)于機(jī)器人如何分類(lèi)，一般的分類(lèi)方式有：（1）操作型機(jī)器人。機(jī)器人的本體由機(jī)械手和移動(dòng)機(jī)構(gòu)兩部分組成，單獨(dú)存在的機(jī)械手或移動(dòng)機(jī)構(gòu)也稱為機(jī)器人。機(jī)器人由機(jī)器人本體、控制器和軟件三大部分構(gòu)成。這一能力要求機(jī)器人認(rèn)識(shí)其環(huán)境，具有運(yùn)用傳感器感測(cè)環(huán)境的能力，分析任務(wù)空間和執(zhí)行操作規(guī)劃的能力以及具有自動(dòng)指令模式。現(xiàn)有的大多數(shù)機(jī)器人都具有不同程度的通用性，包括機(jī)械手的機(jī)動(dòng)性和控制系統(tǒng)的靈活性。 機(jī)器人的主要特征概括起來(lái)就是通用性和適應(yīng)性。機(jī)器人是一種自動(dòng)的，位置可控的，具有變成能力的多功能操作機(jī)，具有幾個(gè)軸，能夠借助可編程操作來(lái)處理各種材料，零件，工具和和專用裝置，以執(zhí)行各種任務(wù)。機(jī)器人的研究和應(yīng)用體現(xiàn)了廣泛的學(xué)科交叉，涉及眾多課題，如機(jī)器人的體系結(jié)構(gòu)、機(jī)構(gòu)、控制、智能、視覺(jué)、觸覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、機(jī)器人裝配以及機(jī)器人語(yǔ)言等。整個(gè)設(shè)計(jì)分為驅(qū)動(dòng)部分，電源部分，線路識(shí)別系統(tǒng)，碰撞檢測(cè)系統(tǒng)。旅游機(jī)器人作為機(jī)器人比賽的一個(gè)項(xiàng)目曾被列入全國(guó)和江蘇省機(jī)器人大賽中，它的目的是在盡量短的時(shí)間內(nèi)走遍旅游地圖中所有的景點(diǎn)，要求機(jī)器人小車(chē)可以自己識(shí)別線路。 機(jī)器人的控制部分以凌陽(yáng)十六位單片機(jī)[2]為核心，包括驅(qū)動(dòng)、速度檢測(cè)、撞擊檢測(cè)等環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)轉(zhuǎn)彎、避讓等功能。雖然現(xiàn)在機(jī)器人的能力還是非常有限的，但是它正處在迅速發(fā)展過(guò)程中，并開(kāi)始對(duì)整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)，太空和海洋探索以及人類(lèi)生活的各個(gè)方面產(chǎn)生越來(lái)越大的影響。 Sensor目 錄摘 要 IAbstract II第一章 緒 論 1 機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ) 1 旅游機(jī)器人的現(xiàn)狀和發(fā)展前景 4 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù) 5 各章概要 5第二章 機(jī)器人主板設(shè)計(jì) 6 凌陽(yáng)十六位單片機(jī)SPCE061 6 PROTEL介紹 11 13 13 14 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 16 凌陽(yáng)SPCE061主芯片電路 17 機(jī)器人本體系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18 18 19第三章 旅游系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20 旅游系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)以及旅游線路圖 20 旅游系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖 20 旅游景點(diǎn)線路 21 系統(tǒng)流程圖 22 尋跡模塊 23 光電傳感器的選擇 23 比較器電路 24 尋跡分析 26 碰撞模塊 29 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 30第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 33 設(shè)計(jì)思路 33 程序流程圖 33第五章 結(jié)束語(yǔ) 35 設(shè)計(jì)總結(jié) 35 系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì) 36參考文獻(xiàn) 37致 謝 38附錄1: 旅游機(jī)器人程序 39附錄2：機(jī)器人主板電路圖及PCB圖 61第一章 緒 論機(jī)器人[1]是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然產(chǎn)物，因?yàn)槿藗兛偸窃O(shè)法讓機(jī)器來(lái)取代人工作，從而發(fā)明了各種各樣的機(jī)器。 SPCE061A。此外，也簡(jiǎn)要介紹了一些機(jī)器人的相關(guān)知識(shí)以及與這次設(shè)計(jì)相關(guān)的軟硬件的基礎(chǔ)知識(shí)和應(yīng)用技巧。文中設(shè)計(jì)了尋跡傳感器和碰撞檢測(cè)傳感器，這兩個(gè)模塊構(gòu)成了機(jī)器人的傳感器系統(tǒng)，直接決定了機(jī)器人功能的好壞。要求滅火系統(tǒng)能夠找到每個(gè)房間的火源并將其撲滅，并且能回到原點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)尋跡、碰撞檢測(cè)和線路識(shí)別和滅火功能。本文主要介紹了一種基于凌陽(yáng)SPCE061A的簡(jiǎn)易機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。基于凌陽(yáng)單片機(jī)旅游機(jī)器人的設(shè)計(jì)摘 要機(jī)器人是現(xiàn)代科學(xué)的產(chǎn)物。隨著機(jī)械和電子技術(shù)的發(fā)展，用機(jī)器人進(jìn)行操作已從幻想變成現(xiàn)實(shí)。機(jī)器人系統(tǒng)的控制部分以凌陽(yáng)十六位單片機(jī)為核心，包括驅(qū)動(dòng)、光電傳感器、碰撞傳感器。要求機(jī)器人旅游系統(tǒng)能夠識(shí)別地面的白線，到達(dá)給定地圖中所有的景點(diǎn)，并且能夠返回原點(diǎn)。傳感器系統(tǒng)相當(dāng)于機(jī)器人的眼睛，是機(jī)器人行動(dòng)的前提，也是本次研究的重點(diǎn)。經(jīng)過(guò)調(diào)試，傳感器基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。關(guān) 鍵 詞：機(jī)器人 SPCE061A 旅游 傳感器Design For Tourism Robot Based On Sunplus MCU AbstractRobot is the product of the modern science. As the development of the mechanism and the electronic technology, manipulation using robot has e to truth from fancy. This paper introduces the design of a system for the simple multifunctional mobile robot based on Lingyang SPCE061A. The control part of the robot system is based on Lingyang 16bit SCM which includes drive, photosensitive sensors and collision sensors so that the function of automatic tracks search, collision detection, recognition of paths and putting out a fire. The tourism robot can recognize the white lines on the ground, reach all the spots appointed and return to the original fire fighting robot can find all fire in each room and put out them,then return to the original point.Sensor system is just like the eyes of the robot and the prerequisite of robot actions. It is also the focus of this paper in which we design the sensor for paths search and the other one for collision detection. These two modules constitute the robot sensor system and influence the function of the robot directly. After the debugging, the sensors basically satisfy the requirement of the design. In addition, this paper briefly introduces some relevant knowledge of robots, the technique of hardware and software concerned and some skills.Key word: Robot。 Tourism。機(jī)器的發(fā)展和其他事物的發(fā)展一樣，遵循著由低到高的發(fā)展規(guī)律，機(jī)器發(fā)展的最高形式必然是機(jī)器人。這次的課題是與其它兩個(gè)同學(xué)組成一個(gè)團(tuán)隊(duì)，合作完成旅游，滅火機(jī)器人主板的設(shè)計(jì)與制作以及旅游系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作。我的課題是旅游，滅火主板的設(shè)計(jì)，旅游系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。我們?cè)O(shè)計(jì)中重點(diǎn)要求實(shí)現(xiàn)的功能是尋跡和碰撞檢測(cè)，機(jī)器人要能沿著地面的白線行走，到達(dá)所有指定的地點(diǎn)，并且被碰撞傳感器檢測(cè)到。我們采用凌陽(yáng)公司的SPCE061A單片機(jī)。 機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)機(jī)器人是一種用于移動(dòng)各種材料，零件，工具和專用裝置，通過(guò)程序驅(qū)動(dòng)來(lái)執(zhí)行任務(wù)，并具有編程能力的多功能操作機(jī)。根據(jù)上述定義，我們可以理解機(jī)器人有以下特征：機(jī)器人是模仿人或動(dòng)物肢體動(dòng)作的機(jī)器，能象人那樣使用工具和機(jī)械機(jī)器人具有智力或感覺(jué)與識(shí)別能力直接對(duì)外界工作機(jī)器人集中了機(jī)械工程，電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，自動(dòng)控制理論以及人工智能等多學(xué)科的最新研究成果，代表了機(jī)電一體化的最高成就，是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展最活躍的領(lǐng)域之一。機(jī)器人的通用性取決于其幾何特性和機(jī)械能力，指的是某種執(zhí)行不同的功能和完成多樣的簡(jiǎn)單任務(wù)的實(shí)際能力，也就是說(shuō)，機(jī)器人具有可變的幾何結(jié)構(gòu)，即根據(jù)生產(chǎn)工作需要進(jìn)行變更的幾何結(jié)構(gòu)；或者說(shuō)，在機(jī)械結(jié)構(gòu)上允許機(jī)器人執(zhí)行不同的任務(wù)或以不同的方式完成同一工作。機(jī)器人的適應(yīng)性是指其對(duì)環(huán)境的自適應(yīng)能力，即所設(shè)計(jì)的機(jī)器人能夠自我執(zhí)行未經(jīng)完全指定的任務(wù)，而不管任務(wù)執(zhí)行過(guò)程中所發(fā)生的沒(méi)有預(yù)計(jì)到的環(huán)境變化。在這方面，機(jī)器人使用它的下述能力：（1）運(yùn)用傳感器感測(cè)環(huán)境的能力（2）分析任務(wù)空間和執(zhí)行操作規(guī)劃的能力（3）自動(dòng)指令模式 機(jī)器人系統(tǒng)是由機(jī)器人和作業(yè)對(duì)象及環(huán)境共同構(gòu)成的。同時(shí)，為了獲取作業(yè)對(duì)象及環(huán)境信息還需要傳感器系統(tǒng)。機(jī)器人系統(tǒng)有四大部件組成，包括：機(jī)械手、傳感器、控制器和功率變換器。能自動(dòng)控制，可重復(fù)編程，多功能，有幾個(gè)自由度，可固定或運(yùn)動(dòng)，用于相關(guān)自動(dòng)化系統(tǒng)中。按預(yù)先要求的順序及條件，依次控制機(jī)器人的機(jī)械動(dòng)作。通過(guò)引導(dǎo)或其它方式，先教會(huì)機(jī)器人動(dòng)作，輸入工作程序，機(jī)器人則自動(dòng)重復(fù)進(jìn)行作業(yè)。不必使機(jī)器人動(dòng)作，通過(guò)數(shù)值、語(yǔ)言等對(duì)機(jī)器人進(jìn)行示教，機(jī)器人根據(jù)示教后的信息進(jìn)行作業(yè)。利用傳感器獲取的信息控制機(jī)器人的動(dòng)作。機(jī)器人能適應(yīng)環(huán)境的變化，控制其自身的行動(dòng)。機(jī)器人能“體會(huì)”工作的經(jīng)驗(yàn)，具有一定的學(xué)習(xí)功能，并將所“學(xué)”的經(jīng)驗(yàn)用于工作中。以人工智能決定其行動(dòng)的機(jī)器人。進(jìn)入20世紀(jì)70年代之后，人工智能學(xué)界開(kāi)始對(duì)機(jī)器人產(chǎn)生濃厚興趣。隨著自動(dòng)控制理論、電子計(jì)算機(jī)和航天技術(shù)的迅速發(fā)展，到了70年代中期，機(jī)器人技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段。進(jìn)入80年代后，機(jī)器人生產(chǎn)繼續(xù)保持70年代后期的發(fā)展勢(shì)頭。進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來(lái)，由于具有一般功能的傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用趨向飽和，而許多高級(jí)生產(chǎn)和特種應(yīng)用則需要具有各種智能的機(jī)器人參與，因而促使智能機(jī)器人獲得較為迅速的發(fā)展[7]。今天的智能機(jī)器人，有的能夠模擬人類(lèi)用兩條腿走路，可在凹凸不平的地面上行走移動(dòng)，有的具有視覺(jué)和觸覺(jué)功能，能夠進(jìn)行獨(dú)立操作、自動(dòng)裝配和產(chǎn)品檢驗(yàn)；有的具有自主控制和決策能力……這些智能機(jī)器人，不僅應(yīng)用各種反饋傳感器，而且還運(yùn)用人工智能中各種學(xué)習(xí)、推理和決策技術(shù)。 旅游機(jī)器人的現(xiàn)狀和發(fā)展前景旅游機(jī)器人需要實(shí)現(xiàn)的功能是在無(wú)人控制的情況下，自主的識(shí)別線路，到達(dá)各個(gè)指定的地點(diǎn)。傳感器有光敏電阻或者紅外等等，可謂殊途同歸，都是讓機(jī)器人沿著事前設(shè)定好的線路行走。擁有此功能的機(jī)器人可以運(yùn)用在很多地方，如安防機(jī)器人，可以沿著設(shè)定的線路在小區(qū)內(nèi)巡邏；在旅游景區(qū)，機(jī)器人可以帶領(lǐng)游客到達(dá)各個(gè)景點(diǎn)，并順利返回。 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù) 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是以團(tuán)隊(duì)進(jìn)行的。 重點(diǎn)內(nèi)容包括：旅游子系統(tǒng)（硬件部分、軟件部分）；滅火子系統(tǒng)（硬件部分）。小車(chē)安裝有紅外光電傳感器和碰狀傳感器，用于尋跡和檢測(cè)碰撞。 各章概要 畢業(yè)論文共分五章，第一章為緒論，介紹了機(jī)器人技術(shù)的基礎(chǔ)，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的總體任務(wù)，旅游機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀。第三章介紹了旅游系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和各個(gè)功能模塊的流程圖。 第四章介紹了旅游系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。第二章 機(jī)器人主板設(shè)計(jì) 凌陽(yáng)十六位單片機(jī)SPCE061隨著單片機(jī)功能集成化的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域也逐漸地由傳統(tǒng)的控制，擴(kuò)展為控制處理、數(shù)據(jù)處理以及數(shù)字信號(hào)處理（DSP，Digital Signal Processing）等領(lǐng)域。它的 CPU 內(nèi)核采用凌陽(yáng)最新推出的（Microcontroller and Signal Processor）16 位微處理器芯片（以下簡(jiǎn)稱）。（一）凌陽(yáng)單片機(jī)的特點(diǎn)體積小、集成度高、可靠性好且易于擴(kuò)展家族把各功能部件模塊化地集成在一個(gè)芯片里，內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，因而減少了各功能部件之間的連線，提高了其可靠性和抗干擾能力。具有較強(qiáng)的中斷處理能力家族的中斷系統(tǒng)支持 10個(gè)中斷向量及 10 余個(gè)中斷源，適合實(shí)時(shí)應(yīng)用領(lǐng)域。另外，的指令系統(tǒng)提供具有較高運(yùn)算速度的 16 位16 位的乘法運(yùn)算指令和內(nèi)積運(yùn)算指令，為其應(yīng)用增添了 DSP 功能，使得家族運(yùn)用在復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理方面既很便利，又比專用的 DSP 芯片廉價(jià)。低功耗、低電壓家族采用 CMOS 制造工藝，同時(shí)增加了軟件激發(fā)的弱振方式、空閑方式和掉電方式，極大地降低了其功耗。這對(duì)于其在野外作業(yè)等領(lǐng)域中的應(yīng)用具有特殊的意義。與 SPCE500A 不同的是，在存儲(chǔ)器資源方面考慮到用戶的較少資源的需求以及便于程序調(diào)試等功能，SPCE061A 里只內(nèi)嵌 32K 字的閃存（FLASH）。因此，與 SPCE500A 相比，以為核心的 SPCE061A 微控制器是適用于數(shù)字語(yǔ)音識(shí)別應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)品的一種最經(jīng)濟(jì)的選擇。芯片的結(jié)構(gòu)概覽 SPCE061A 的結(jié)構(gòu)如圖 ：圖211 SPCE061A 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖芯片的引腳排列和說(shuō)明SPCE061A的功能非常強(qiáng)大，2K字SRAM和32K字閃存ROM僅占一頁(yè)存儲(chǔ)空間，具體特性參數(shù)如表所示。