【正文】 aw 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。Singlechipcontrolling drive circuit of step motor。Autonomous cleaning robots 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 Ⅵ 頁 目 錄 第 1 章 緒論 .................................................... 1 第 2 章 移動機(jī)器人路徑規(guī)劃方法的分類及現(xiàn)狀 ...................... 5 基于事例的學(xué)習(xí)規(guī)劃方法 .................................................................................... 5 基于環(huán)境模型的規(guī)劃方法 .................................................................................... 6 基于行為的結(jié)構(gòu) .................................................................................................. 7 第 3 章 自主式小型移動機(jī)器人設(shè)計任務(wù)及方案分析 .................. 10 微型鼠競賽介紹 ................................................................................................ 10 設(shè)計任務(wù)分解 .....................................................................................................11 機(jī)器鼠任務(wù)分析及基于行為設(shè)計 ........................................................................ 12 巡視通道，沿墻行走行為 ............................................................................... 13 判斷通道，觸發(fā)旋轉(zhuǎn)行為 ............................................................................... 19 機(jī)械平臺 ....................................................................................................... 21 機(jī)器人移動機(jī)構(gòu)方案選擇 ............................................................................... 21 車輪的安裝與選擇 ......................................................................................... 26 車輪的選擇 .................................................................................................... 27 多傳感器的配合使用 ......................................................................................... 28 傳感器在機(jī)器人學(xué)科應(yīng)用 ............................................................................... 28 機(jī)器人紅外傳感器 ......................................................................................... 30 機(jī)器鼠傳感器設(shè)計方案 ................................................................................... 34 第 4 章 機(jī)器鼠四相步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動電路設(shè)計 ........................ 38 步進(jìn)電機(jī)控制概況 ............................................................................................. 38 反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理 ................................................................. 39 步進(jìn)電機(jī)功率的確定 ......................................................................................... 43 驅(qū)動電源 ........................................................................................................... 45 步進(jìn)電動機(jī)的控制 ......................................................................................... 47 機(jī)器鼠所使用的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路 ................................................................. 49 單片機(jī)控制 ....................................................................................................... 53 單片機(jī)控制程序流程圖 ...................................................................................... 64 第 5 章 基于機(jī)器鼠控制系統(tǒng)的一種實用自主吸塵機(jī)器人機(jī)械部分設(shè)計 .. 69 差動式車體運(yùn)動學(xué)分析 ...................................................................................... 70 驅(qū)動輪機(jī) 構(gòu)組成 ................................................................................................ 74 隨動輪機(jī)構(gòu)組成 ................................................................................................ 79 結(jié) 論 .......................................................... 81 致 謝 .......................................................... 83 參考文獻(xiàn) ....................................................... 85 附錄一： C 語言單片機(jī)控制程序 .................................. 88 附錄二： PCB 印刷圖 ............................................ 88 附錄三： 外文翻譯 .............................................. 88 附錄四： 實習(xí)報告 .............................................. 88 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 1 頁 第 1 章 緒論 “機(jī)器人”一詞起源于捷克語，意為強(qiáng)迫勞動力或奴隸。但現(xiàn)在流行文 化中的機(jī)械機(jī)器人和這些虛構(gòu)的生物創(chuàng)作物沒有多大區(qū)別。日本人認(rèn)為“機(jī)器人就是任何高級的自動機(jī)械”，這就把那種尚需一個人操縱的機(jī)械手包括進(jìn)去了。 現(xiàn)在，國際 上對機(jī)器人的概念已經(jīng)逐漸趨近一致。 聯(lián)合國 標(biāo)準(zhǔn)化組織 采納了美國機(jī)器人 協(xié)會 給機(jī)器人下的定義：“一種可編程和多功能的，用來搬運(yùn) 材料 、零件、 工具 的操作機(jī)；或是為了執(zhí)行不同的任務(wù)而具有可改變和可 編程動作的專門系統(tǒng)。因此，可以說機(jī)器人是具有生物功能的空間三維坐標(biāo)機(jī)器。 ? 設(shè)備上或周圍的傳感器，可以感知周圍環(huán)境并向設(shè)備提供有用的反饋。 機(jī)器人技術(shù)作為 20 世紀(jì)人類最 偉大 的 發(fā)明 之一，自 60年代初問世以來，經(jīng)歷40 年的發(fā)展已取得長足的進(jìn)步。特種機(jī)器人作為機(jī)器人家族的 后起之秀 ，由于其用途廣泛而大有后來居上之勢，仿人形機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 2 頁 人、軍用機(jī)器人、娛樂機(jī)器人等各種用途的特種機(jī)器人 紛紛 面世，而且正以飛快的 速度 向?qū)嵱没~進(jìn)。在航天工業(yè)中，機(jī)器人技術(shù)集中在高度專業(yè)的一種行星漫步者上。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(yīng)改變著的世界的方法。從軍事科技和空間探索到健康產(chǎn)業(yè)和商業(yè)，使用機(jī)器人的優(yōu)勢已經(jīng)被認(rèn)識 到了這種程度：它們正在成為我們集體經(jīng)驗和日常生活的一部分，能把我們從危險和枯燥中解脫出來 [7]： ? 安全 ：機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)被開發(fā)用于處理核能和放射性化學(xué)制品的很多不同用途，包括核武器、電廠、環(huán)境清潔和某些藥品的處理。 ? 重復(fù)和精度 ：裝配線工作已經(jīng)成為機(jī)器人技術(shù)工業(yè)的一個中流砥柱。 其中 移動機(jī)器人 （ mobile robot） 是一種由傳感器、遙控操作器 和自動控制的移動載體組成的機(jī)器人系統(tǒng)。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 3 頁 圖 11 四足移動機(jī)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(yīng)用了移動機(jī)器人。蘇聯(lián)的“登月者” 20號在無人駕駛的情況下降落在月球表面，操作器在月球表面鉆削巖石，并把土壤和巖石樣品裝進(jìn)回收容器并送回地球。為適應(yīng)原子能利用和海洋開發(fā)的需要，極限作業(yè)機(jī)器人 和 水下機(jī)器人 也發(fā)展較快。其共同的基本技術(shù)有傳感器技術(shù)、移動技術(shù)、操作器、控制技術(shù)、人工智能等方面。移動機(jī)構(gòu)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。移動機(jī)器人的控制方式從遙控、監(jiān)控向自治控制發(fā)展，綜合應(yīng)用機(jī)器視覺、問題求解、專家系統(tǒng)等人工智能等技術(shù)研制自治型移動機(jī)器人。 在移動機(jī)器人相關(guān)技術(shù)的研究中，導(dǎo)航技術(shù)是 其核心，而路徑規(guī)劃是導(dǎo)航研究的一個重要環(huán)節(jié)和課題。路徑規(guī)劃主要涉及的問題包括：利用獲得的移動機(jī)器人環(huán)境信息建立較為合理的模型，再用某種算法尋找一條從起始狀態(tài)到目標(biāo)狀態(tài)的最優(yōu)或近似最優(yōu)的無碰撞路徑；能夠處理環(huán)境模型中 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 4 頁 的不