【正文】 自動(dòng)避障功能就必須要感知障礙物，對(duì)障礙物的感知相當(dāng)于給機(jī)器人一個(gè)視覺(jué)功能。而在機(jī)器人在上述等環(huán)境中行進(jìn)時(shí)自動(dòng)避障是一項(xiàng)必不可少也是最基本的功能。自動(dòng)避障小車可以作為困難環(huán)境檢測(cè)機(jī)器人和緊急搶險(xiǎn)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，讓機(jī)器人在行進(jìn)中自動(dòng)避過(guò)障礙物，幫助人們完成相應(yīng)的任務(wù) [1]。我們的自動(dòng)避障小車就是自動(dòng)避障機(jī) 器人中的一類。紅外傳感器的典型應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)樽灾魇街悄軐?dǎo)航系統(tǒng)，機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)避障功能 就必須要感知障礙物，對(duì)障礙物的感知相當(dāng)于給機(jī)器人一個(gè)視覺(jué)功能。 紅外避障的研究意義 紅外技術(shù)在軍事應(yīng)用的牽引和推動(dòng)下，得到快速發(fā)展。近年來(lái)，紅外技術(shù)在軍事領(lǐng)域和民用工程中都得到了廣泛應(yīng)用。另外， 3～ 5 μ m 波段熱像儀除具有全天候工作能力外，還具有透過(guò)霧、雨、雪進(jìn)行觀察的能力 [3]。而我們以 AT89S52 單片機(jī)作為機(jī)器人小車的 MCU,使用紅外和超聲波傳感器采集周圍環(huán)境信息，綜合優(yōu)先級(jí)裁決方法和模糊行為融合法選取機(jī)器人的控制行為，較好地解決循跡過(guò)程中存在的各種行為以及行為沖突問(wèn)題 , 運(yùn)用均值濾波法，更準(zhǔn)確地檢測(cè)到障礙物、軌跡和 標(biāo)識(shí)等信息，在以最優(yōu)路徑避開(kāi) U形等復(fù)雜障礙的同時(shí)保證了循跡的快速性和準(zhǔn)確性，能夠滿足普通工業(yè)生產(chǎn)對(duì)自動(dòng)化物流的需求。 在物流系統(tǒng)、自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)中裝卸搬運(yùn)的頻率極高 ,消耗的費(fèi)用占總費(fèi)用的比例較大，國(guó)內(nèi)外一直在尋求智能化的搬運(yùn)技術(shù)和設(shè)備以降低搬運(yùn)成本和改善物料搬運(yùn)的效率 ,以節(jié)省勞動(dòng)力，因此以該智能小車為模型的搬運(yùn)設(shè)備將在很大程度上滿足企業(yè)生產(chǎn)對(duì)自動(dòng)化物流的需求 [4]。我的設(shè)計(jì)思想是采用單片機(jī) AT89S52 為控制核心，利用位置傳感器檢測(cè)道路上的障礙，通過(guò)采集數(shù)據(jù)并處理后由單片機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)向和行動(dòng)控制，控制電動(dòng)小汽車的自動(dòng)避障，快慢速行駛，以及自動(dòng)停車。以下就是機(jī)器人實(shí)現(xiàn)的 5個(gè)基本智能任務(wù)： (1)安裝紅外傳感器； (2)以探測(cè)周邊環(huán)境； (3)基于紅外傳感器信息做出決策； (4)控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)（通過(guò)操作帶動(dòng)輪子旋轉(zhuǎn)的電機(jī)）； (5)與用 戶交換信息。執(zhí)行模塊則是來(lái)實(shí)現(xiàn)行走效果，傳感器模塊主要負(fù)責(zé)信息采集，控制模塊主要負(fù)責(zé)信息處理，而電源模塊將給前三部分提供電力動(dòng)能。 紅外傳感器 電路設(shè)計(jì) 紅外發(fā)射二極管的選擇 紅外發(fā)射二極管分為很多種。本次設(shè)計(jì)所使用的是峰值波長(zhǎng)為 940nm 的紅外發(fā)射二極管。其主要應(yīng)用領(lǐng)域： 紅外遙控系統(tǒng)，紅外探測(cè)系統(tǒng)，紅外幕墻保安系統(tǒng)，磁帶、光盤監(jiān)測(cè)器，光電開(kāi)關(guān) /光傳感器，主動(dòng)紅外夜視儀，電腦、手機(jī)等便攜設(shè)備的紅外數(shù)據(jù)傳輸 系統(tǒng)。輻射強(qiáng)度： Power(單位 :W,W/sr,W/cm2)用以表示紅外線發(fā)光二極管 (IR)其輻射紅外線能量之大小。 W/sr：表示紅外線輻射強(qiáng)度的單位，為IR 發(fā)射紅外線光之單位立體角 (sr)所輻射出的光功率的大小。 半功率角： 2θ 189。 沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第三章 硬件電路設(shè)計(jì) 7 圖 30 度半功率角輻射強(qiáng)度示意圖 紅外接收器的選擇 本次設(shè)計(jì)選用 HS38B，該器件特性：低功耗、高靈敏度、優(yōu)良的抗干擾能力。 圖 紅外接收器電路原理框圖 沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第三章 硬件電路設(shè)計(jì) 8 圖 HS38B內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖 測(cè)試紅外接收器的時(shí)序圖 在使用說(shuō)明書(shū)上我們找到了生產(chǎn)廠商提供的最佳使用條件： 圖 HS38B最佳使用條件 本次設(shè)計(jì)所提供 VCC 為 5V，輸入頻率為 ，工作溫度為室溫。機(jī)器人的大腦 —— 單片機(jī) A89S52 基于這個(gè)傳感器的輸入控制伺服電機(jī)。紅外檢測(cè)器還有一個(gè)電子濾波器，它只允許大約 的電信號(hào)通過(guò)。這就 防止了普通光源像太陽(yáng)光和室內(nèi)光對(duì) IR 的干涉。由于 120Hz 在電子濾波器的 通帶頻率之外，他完全被 IR 探測(cè)器忽略。 由于 C51 的 I/O 驅(qū)動(dòng)能力較弱，加入三極管使其工作 在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，用小電流來(lái)控沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第三章 硬件電路設(shè)計(jì) 10 制大電流。本次設(shè)計(jì)提供了 5V 穩(wěn)定直流電壓，給 IR LED 串聯(lián)一個(gè) 470?的電阻幫助限流。 圖 紅外發(fā)射與接收器電路圖 控制電路設(shè)計(jì) 控 制電路主要由 AT89S52 單片機(jī)構(gòu)成。在實(shí)際工程應(yīng)用中，功能強(qiáng)大的 AT89S52 已成為許多高性價(jià)比嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)的解決方案。本部分主要包括一個(gè) LCD 液晶顯示屏以及串口電路。 LCD1602 顯示 沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第三章 硬件電路設(shè)計(jì) 12 圖 LCD1602電路原理圖 串口 電路設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)使用的芯片為 MAX232，其主要特點(diǎn)： 符合所有的 RS232C 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；只需要單一的 +5V 電源供電； 片載電荷泵具有升壓、電壓極性反轉(zhuǎn)能力，能夠產(chǎn)生 +10V 和 10V 電壓 V+、 V； 功耗低，典型供電電流 5mA ； 內(nèi)部集成 2 個(gè)RS232C 驅(qū)動(dòng)器； 高集成度，片外最低只需 4 個(gè)電容即可工作。 我們選擇的是直流伺服電機(jī)（ servo motor ），伺服電機(jī)是指在伺服系統(tǒng)中控制機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)，是一種補(bǔ)助馬達(dá)間接變速裝置。伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號(hào)控制，并能快速反應(yīng)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，且具有機(jī)電時(shí)間常數(shù)小、線性度高、始動(dòng)電壓等特性，可把所收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。直流有刷伺服電機(jī)特點(diǎn)： 、動(dòng)作快反應(yīng)快、過(guò)載能力大、調(diào)速范圍寬 , 波動(dòng)小，運(yùn)行平穩(wěn) ,高效率 （選配）構(gòu)成直流伺服等優(yōu)點(diǎn) ，頻率可調(diào) 沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第三章 硬件電路設(shè)計(jì) 14 伺服電機(jī)的信號(hào)控制 電機(jī)轉(zhuǎn)速為零的控制信號(hào)時(shí)序圖 的控 制脈沖序列使電機(jī)順時(shí)針全速旋轉(zhuǎn) 的控制脈沖序列使電機(jī)順時(shí)針全速旋轉(zhuǎn) 電源電路設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)中使用的傳感器模塊、控制模塊、執(zhí)行器模塊都使用的 5V 直流電源，而我們所使用的電池供電為 、 、 、 ，本次使用的為 4 節(jié) 5 號(hào)電池供電，所提供直流電源為 6V，所以需要經(jīng)過(guò)電源電路的變壓后才能給各模塊提供電源。 沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第三章 硬件電路設(shè)計(jì) 15 我們使用 LM2940 的原因是 LM2940 具有紋波小、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，但是效率較低，功耗大。 LM2940 也被成為“ 1A低漏失穩(wěn)壓器”， LM2940 的正電壓調(diào)節(jié)器具有源輸出電流 1A 能力和典型的 漏失的電壓，在整個(gè)溫度范圍最大不超過(guò)電壓為 1V。 圖 賽道實(shí)際圖 沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第四章 軟件設(shè)計(jì) 16 第四章 軟件設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)所給機(jī)器人編寫的軟件主要有基本行走指令、紅外探測(cè)指令、測(cè)距指令等多種指令構(gòu)成，通過(guò)對(duì)這些指令的調(diào)度，才能讓機(jī)器人實(shí)現(xiàn)我們理想中的效果。 delay_nus(1300)。 P1_0=1。 P1_0=0。 delay_nus(1700)。 P1_0=1。 P1_0=0。 delay_nus(1300)。