【正文】 自動避障功能就必須要感知障礙物，對障礙物的感知相當于給機器人一個視覺功能。而在機器人在上述等環(huán)境中行進時自動避障是一項必不可少也是最基本的功能。自動避障小車可以作為困難環(huán)境檢測機器人和緊急搶險機器人的運動系統(tǒng)，讓機器人在行進中自動避過障礙物，幫助人們完成相應的任務 [1]。我們的自動避障小車就是自動避障機 器人中的一類。紅外傳感器的典型應用領(lǐng)域為自主式智能導航系統(tǒng)，機器人要實現(xiàn)自動避障功能 就必須要感知障礙物，對障礙物的感知相當于給機器人一個視覺功能。 紅外避障的研究意義 紅外技術(shù)在軍事應用的牽引和推動下，得到快速發(fā)展。近年來，紅外技術(shù)在軍事領(lǐng)域和民用工程中都得到了廣泛應用。另外， 3～ 5 μ m 波段熱像儀除具有全天候工作能力外，還具有透過霧、雨、雪進行觀察的能力 [3]。而我們以 AT89S52 單片機作為機器人小車的 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)先級裁決方法和模糊行為融合法選取機器人的控制行為，較好地解決循跡過程中存在的各種行為以及行為沖突問題 , 運用均值濾波法，更準確地檢測到障礙物、軌跡和 標識等信息，在以最優(yōu)路徑避開 U形等復雜障礙的同時保證了循跡的快速性和準確性，能夠滿足普通工業(yè)生產(chǎn)對自動化物流的需求。 在物流系統(tǒng)、自動化倉庫中裝卸搬運的頻率極高 ,消耗的費用占總費用的比例較大，國內(nèi)外一直在尋求智能化的搬運技術(shù)和設備以降低搬運成本和改善物料搬運的效率 ,以節(jié)省勞動力，因此以該智能小車為模型的搬運設備將在很大程度上滿足企業(yè)生產(chǎn)對自動化物流的需求 [4]。我的設計思想是采用單片機 AT89S52 為控制核心，利用位置傳感器檢測道路上的障礙，通過采集數(shù)據(jù)并處理后由單片機進行轉(zhuǎn)向和行動控制，控制電動小汽車的自動避障，快慢速行駛，以及自動停車。以下就是機器人實現(xiàn)的 5個基本智能任務： (1)安裝紅外傳感器； (2)以探測周邊環(huán)境； (3)基于紅外傳感器信息做出決策； (4)控制機器人運動（通過操作帶動輪子旋轉(zhuǎn)的電機）； (5)與用 戶交換信息。執(zhí)行模塊則是來實現(xiàn)行走效果，傳感器模塊主要負責信息采集，控制模塊主要負責信息處理，而電源模塊將給前三部分提供電力動能。 紅外傳感器 電路設計 紅外發(fā)射二極管的選擇 紅外發(fā)射二極管分為很多種。本次設計所使用的是峰值波長為 940nm 的紅外發(fā)射二極管。其主要應用領(lǐng)域： 紅外遙控系統(tǒng)，紅外探測系統(tǒng)，紅外幕墻保安系統(tǒng)，磁帶、光盤監(jiān)測器，光電開關(guān) /光傳感器，主動紅外夜視儀，電腦、手機等便攜設備的紅外數(shù)據(jù)傳輸 系統(tǒng)。輻射強度： 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。 沈陽化工大學學士學位論文 第三章 硬件電路設計 7 圖 30 度半功率角輻射強度示意圖 紅外接收器的選擇 本次設計選用 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 沈陽化工大學學士學位論文 第三章 硬件電路設計 8 圖 HS38B內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖 測試紅外接收器的時序圖 在使用說明書上我們找到了生產(chǎn)廠商提供的最佳使用條件： 圖 HS38B最佳使用條件 本次設計所提供 VCC 為 5V，輸入頻率為 ，工作溫度為室溫。機器人的大腦 —— 單片機 A89S52 基于這個傳感器的輸入控制伺服電機。紅外檢測器還有一個電子濾波器，它只允許大約 的電信號通過。這就 防止了普通光源像太陽光和室內(nèi)光對 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 探測器忽略。 由于 C51 的 I/O 驅(qū)動能力較弱，加入三極管使其工作 在開關(guān)狀態(tài)，用小電流來控沈陽化工大學學士學位論文 第三章 硬件電路設計 10 制大電流。本次設計提供了 5V 穩(wěn)定直流電壓，給 IR LED 串聯(lián)一個 470?的電阻幫助限流。 圖 紅外發(fā)射與接收器電路圖 控制電路設計 控 制電路主要由 AT89S52 單片機構(gòu)成。在實際工程應用中，功能強大的 AT89S52 已成為許多高性價比嵌入式控制應用系統(tǒng)的解決方案。本部分主要包括一個 LCD 液晶顯示屏以及串口電路。 LCD1602 顯示 沈陽化工大學學士學位論文 第三章 硬件電路設計 12 圖 LCD1602電路原理圖 串口 電路設計 本次設計使用的芯片為 MAX232，其主要特點： 符合所有的 RS232C 技術(shù)標準；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RS232C 驅(qū)動器； 高集成度，片外最低只需 4 個電容即可工作。 我們選擇的是直流伺服電機（ servo motor ），伺服電機是指在伺服系統(tǒng)中控制機械元件運轉(zhuǎn)的發(fā)動機，是一種補助馬達間接變速裝置。伺服電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號控制，并能快速反應，在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，且具有機電時間常數(shù)小、線性度高、始動電壓等特性，可把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。直流有刷伺服電機特點： 、動作快反應快、過載能力大、調(diào)速范圍寬 , 波動小，運行平穩(wěn) ,高效率 （選配）構(gòu)成直流伺服等優(yōu)點 ，頻率可調(diào) 沈陽化工大學學士學位論文 第三章 硬件電路設計 14 伺服電機的信號控制 電機轉(zhuǎn)速為零的控制信號時序圖 的控 制脈沖序列使電機順時針全速旋轉(zhuǎn) 的控制脈沖序列使電機順時針全速旋轉(zhuǎn) 電源電路設計 本次設計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 號電池供電，所提供直流電源為 6V，所以需要經(jīng)過電源電路的變壓后才能給各模塊提供電源。 沈陽化工大學學士學位論文 第三章 硬件電路設計 15 我們使用 LM2940 的原因是 LM2940 具有紋波小、電路結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點，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，在整個溫度范圍最大不超過電壓為 1V。 圖 賽道實際圖 沈陽化工大學學士學位論文 第四章 軟件設計 16 第四章 軟件設計 本次設計所給機器人編寫的軟件主要有基本行走指令、紅外探測指令、測距指令等多種指令構(gòu)成，通過對這些指令的調(diào)度，才能讓機器人實現(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)。