智能机器人文档格式.docx

智能机器人文档格式.docx

《智能机器人文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《智能机器人文档格式.docx（51页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

指导教师：

方智文

职称：

讲师

湖南人文科技学院教务处制

湖南人文科技学院本科毕业设计诚信声明

本人郑重声明：

所呈交的本科毕业设计，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本设计不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

作者签名：

（手写）

二○年月日（手写）

摘要:

随着现代科技的高速发展，机器人在人们的日常生活中发挥着越来越重要的作用。

人们对于机器人的研究也不断的向全面化和智能化发展。

智能机器人自动穿越迷宫的研究，在人工智能领域和智能控制领域发挥着重要的作用，是对移动机器人路径规划算法的典型应用，也是近年来国内外对于智能机器人研究的一个热点。

本设计给出了以8位增强型51单片机STC12C5A60S2作为主控芯片，采用L298N驱动减速电机进行运动控制的轮式机器人。

应用六路分为两组的红外传感装置分别进行机器人对迷宫的路况检测和对其自身状态调整，再用一路红外传感装置结合码盘记录机器人的行驶距离，运用一定的迷宫算法，使机器人在迷宫中准确判断自身所处的周边环境并记录，以达到机器人在迷宫中的自动避障、精确定位以及预设下一步的动作，从而能准确寻找目的地并找出最优路径，最终实现机器人以最优路径从起点走到终点。

关键词：

STC12C5A60S2；

轮式机器人；

红外传感器；

迷宫算法

IntelligentRobot

Abstract：

Withtherapiddevelopmentofmoderntechnology,robotinpeople'

sdailylifeisplayinganincreasinglyimportantrolein.Therobotresearchalsocontinuedtochangeintheroundandintelligentdevelopment.Theresearchaboutintelligentrobotautomaticallythroughthemaze,inthefieldofartificialintelligenceandintelligentcontrolareasplayanimportantrole,isonmobilerobotpathplanningalgorithmfortypicalapplications,butalsoinrecentyearsathomeandabroadfortheintelligentrobotresearchahotspot.Thisdesignwasgivento8enhanced51single-chipSTC12C5A60S2asmaincontrolchip,usingL298Ndrivereducermotormotioncontrolofwheeledmobilerobot.Applicationofsixwayweredividedintotwogroupsbytheinfraredsensingdeviceisrespectivelytherobotonthemazeroaddetectionandtoitsownstateadjustment,andonewayinfraredsensingdevicewithdiscrecordingrobotdrivingdistance,usingamazealgorithm,therobotinthemazeofaccuratejudgementofthesurroundingenvironmentandtorecord,inordertoachievetherobotinthemazeintheautomaticobstacleavoidance,accuratepositioninganddesignofthenextaction,whichcanaccuratelyfindthedestinationandfindtheoptimalpath,finallyrealizetherobottotheoptimalpathfromthestartingpointtogototheend.

KeyWord:

STC12C5A60S2;

Wheeledmobilerobot;

Infraredsensor;

Mazealgorithm

目录

第一章绪论1

1.1研究背景1

1.2国内外迷宫机器人发展现状1

1.2.1国外迷宫机器人的发展现状1

1.2.2国内迷宫机器人的发展现状1

1.3研究目的和研究内容2

1.3.1选题意义2

1.3.2研究主要内容2

1.4论文章节提要2

第二章智能机器人的硬件设计4

2.1硬件系统的总体结构概述4

2.2控制芯片STC12C5A60S26

2.2.1控制芯片选型方案6

2.2.2STC12C5A60S2简介6

2.2.3STC12C5A60S2在硬件设计中的I/O分配7

2.3硬件系统模块8

2.3.1STC12C5A60S2控制模块8

2.3.2直流稳压电源模块9

2.3.3电机驱动模块10

2.3.4红外传感器模块11

2.3.5行驶距离测量模块12

2.4本章小结13

第三章智能机器人的软件设计14

3.1软件系统的总体设计思想14

3.1.1探测策略14

3.1.2路径规划14

3.1.3迷宫搜索过程15

3.2软件系统的流程图17

3.2.1系统程序流程图17

3.2.2起点到终点遍历程序流程图19

3.2.3终点到起点遍历流程图20

3.3软件系统模块21

3.3.1避障行驶程序模块21

3.3.2障碍信息检测模块21

3.3.3转弯模块21

3.3.4迷宫搜索模块22

3.3.5最优路径模块22

3.4本章小结23

第四章系统调试24

4.1调试方法24

4.2模块调试24

4.2.1红外传感器模块调试24

4.2.2机器人运动控制模块调试25

4.2.3迷宫搜索模块调试25

4.3集成调试25

4.4本章小结26

第五章总结27

致谢28

参考文献29

附录：

程序清单30

第一章绪论

1.1研究背景

随着现代科技的高速发展，机器人在社会中扮演的角色早已不再单调，机器人逐渐走入人们的日常生活，在商业，医疗，军事，服务等领域发挥着越来越重要的作用。

因此，人们对智能机器人系统的需求越来越迫切，机器人研究也进入了崭新的发展阶段。

智能机器人是一个复杂而庞大的系统，融合了机械、电子、传感器、计算机、人工智能等许多学科的知识，涉及到当今许多前沿领域的技术[1]。

智能机器人自动穿越迷宫的问题，在人工智能领域，智能控制领域发挥着重要的作用。

智能控制技术可用于做探测性试验和一些高科技的智能控制装置。

同时机器人穿越迷宫也是移动机器人路径规划算法的典型应用。

因此制作和设计智能机器人走迷宫系统，深入研究智能机器人走迷宫问题，是对当今尖端科技的应用和对移动机器人以适应更复杂的环境的一种探索，并且研究机器人走迷宫算法，有助于机器人的智能运动控制，对机器人以适应复杂的周边环境有重要意义。

1.2国内外迷宫机器人发展现状

1.2.1国外迷宫机器人的发展现状

机器人穿越迷宫是移动机器人路径规划算法的典型应用，在国际上迷宫机器人一直是控制领域和计算机领域的研究热点问题。

1972年，TheMachineDesign发起走迷宫比赛，1977年，作为走迷宫比赛的解决方案，IEEESpectrumMagazine提出一个“Micromouse”的概念。

自那以后，关于“Micromouse”走迷宫的比赛就一直没有中断过。

2006年迷宫机器人大赛（UKMM20O6competition）冠军机器人用了59.00秒的时间去熟悉迷宫，只用了3.64秒的时间去完成迷宫。

1.2.2国内迷宫机器人的发展现状

在国内我们虽然对机器人的研究起步较晚，但是我们对于迷宫机器人研究的热忱是相当高的。

关于各种类型的迷宫机器人的设计比赛在我国的各大高校中所受的关注度也是非常之高。

通过举办各种各样的机器人设计比赛，来培养学生的创新能力和动手能力，同时也为我国机器人的研究和发展注入新的活力。

1.3研究目的和研究内容

1.3.1选题意义

机器人技术融合了机械、电子、传感器、计算机、人工智能等许多学科的知识，涉及到当今许多前沿领域的技术。

通过机器人的设计与制作，有利于正确理解机器人的工作原理和设计过程，能够全面培养学生的动手能力、创造能力、合作能力和进取精神，同时也普及智能机器人的知识。

开展机器人的制作活动，是培养大学生的创新精神和实践能力的最佳实践活动之一，特别是机电专业学生开展综合知识训练的最佳平台[9]。

电子技术的飞速发展，对自动化要求越来越高，机器人检测并完成特殊的任务将成为以后的一个新的发展方向。

在危险或不利于人工作业的环境下，利用智能机器人替代人工作业完成特殊任务，可以避免人员伤亡，更可减少经济损失。

1.3.2研究主要内容

本文主要研究了基于单片机的轮式机器人的硬件组成结构，详细介绍了各部件的工作原理及其协调工作的方法，尤其是传感器与其他部件的协同工作。

采用红外光电传感器实现机器人在迷宫中的避障和障碍信息反馈，和采用红外光电传感器与码盘的结合实现机器人在迷宫中的定位。

其次，在总结前人的研究成果的基础上加深对移动机器人路径规划和走迷宫算法的学习和应用；

最后详细介绍了轮式机器人走迷宫的软件设计流程和方法。

1.4论文章节提要

本论文的章节提要如下:

第一章，绪论，讨论本文的研究背景，国内外的研究现状以及研究目的与研究内容。

第二章，轮式机器人的硬件设计，主要讨论轮式机器人的硬件制作。

通过硬件方案对比，详细介绍了轮式机器人的主控芯片STC12C5A60S2及其硬件接口；

详细介绍了轮式机器人各硬件模块的制作及其拼接。

第三章，轮式机器人的软件设计，主要讨论轮式机器人的软件设计流程及其模块化的设计思想。

包括迷宫算法设计和各软件模块的设计。

第四章，系统调试，主要讨论轮式机器人走迷宫的调试方法及调试结果分析。

第五章，总结，主要总结了一下对本论文中的硬件设计和软件设计的大体方法，以及在设计中所存在的一些不足之处。

第二章智能机器人的硬件设计

2.1硬件系统的总体结构概述

本设计是以STC12C5A60S2单片机为控制核心，合理利用该芯片的2路PWM输出端口，并以H型桥式的L298N为电机驱动芯片来对轮式机器人的电机进行驱动控制。

利用一组分布在轮式机器人左、前和右的3路反射式红外传感器采集轮式机器人左、前和右的障碍信息。

再利用一组同样分布在轮式机器人左、前和右的3路反射式红外传感器进行轮式机器人在行进过程中的状态调整，主要是确保轮