物流循迹车报告.docx

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物流循迹车报告

天津电子信息职业技术学院

电子产品设计及制作

总结报告

课题题目物流机器人

姓名高云、刘志旸、丁浩、刘健、

何丽媛、张冬梅

学号7、8、11、10、23、34

班级电子S09-1

专业电子技术系

完成日期2011/6/3

概述

1、设计背景：

智能机器人是一个在感知思维效应方面全面模拟人的机器系统，不一定像人，它是人工智能技术的试验场。

现在机器人已经发展到第三代，具有识别、推理、规划和学习等智能机制，它可以把感知和行动智能化结合起来。

因此能在非特定环境下工作。

在国外，工业机器人技术日趋成熟，美国的机器人技术一直处于国际领先地位。

性能可靠，功能全面，精确度高，智能技术发展快，已广泛应用于航天二汽车等领域。

在国内机器人工业起步较晚，但增长势头非常强劲，这十几年相继研制出门类齐全的工业机器人，并广泛推广应用。

就目前来看，我国应从生产和应用的角度出发，结合我国国情．加快生产结构简单、成本低廉的实用型机器人。

工业机器人在许多生产领域的使用证明，它在提高生产自动化水平，提高劳动生产率和产品质量以及经济效益，改善工人劳动条件等方面，有着令人瞩目的作用。

在新的世纪。

机器人工业必将得到更加快速的发展和更加广泛的应用。

2、技术指标及设计要求：

能自动识别道路并完成相关任务是对一类专业机器人的基本要求，本文设计的基于AT89S52单片机的智能循迹机器人就是要求从起跑线出发，能沿黑色引导线运行。

在引导线某处埋有l块宽度为10era的薄铁片，机器人在行进中检测到铁片后，立即停止发出声光信号，同时显示行驶时间。

3、设计分工：

刘志旸：

传感器

刘健：

直流电机

丁浩：

主板原理图，最小系统板制作与讲解

何丽媛：

计算场地布局，设计车体规格

高云：

流程图及程序设计

张冬梅：

总结及实训报告

4、工作计划：

DAY1：

DAY2：

DAY3：

DAY4：

DAY5：

DAY6：

DAY7：

DAY7：

DAY8：

系统的组成及工作原理分析

一、传感器（刘志旸）

1、光电传感器工作原理（红外线光电传感器原理）:

光电传感器是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。

光电传感器在一般情况下，有三部分构成，它们分为：

发送器、接收器和检测电路。

发送器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于半导体光源，发光二极管（LED）、激光二极管及红外发射二极管。

光束不间断地发射，或者改变脉冲宽度。

接收器有光电二极管、光电三极管、光电池组成。

在接收器的前面，装有光学元件如透镜和光圈等。

在其后面是检测电路，它能滤出有效信号和应用该信号。

此外，光电开关的结构元件中还有发射板和光导纤维。

三角反射板是结构牢固的发射装置。

它由很小的三角锥体反射材料组成，能够使光束准确地从反射板中返回，具有实用意义。

它可以在与光轴0到25的范围改变发射角，使光束几乎是从一根发射线，经过反射后，还是从这根反射线返回。

2、分类和工作方式

槽型光电传感器

把一个光发射器和一个接收器面对面地装在一个槽的两侧的是槽形光电。

发光器能发出红外光或可见光，在无阻情况下光接收器能收到光。

但当被检测物体从槽中通过时，光被遮挡，光电开关便动作。

输出一个开关控制信号，切断或接通负载电流，从而完成一次控制动作。

槽形开关的检测距离因为受整体结构的限制一般只有几厘米。

对射型光电传感器

若把发光器和收光器分离开，就可使检测距离加大。

由一个发光器和一个收光器组成的光电开关就称为对射分离式光电开关，简称对射式光电开关。

它的检测距离可达几米乃至几十米。

使用时把发光器和收光器分别装在检测物通过路径的两侧，检测物通过时阻挡光路，收光器就动作输出一个开关控制信号。

反光板型光电开关

把发光器和收光器装入同一个装置内，在它的前方装一块反光板，利用反射原理完成光电控制作用的称为反光板反射式（或反射镜反射式）光电开关。

正常情况下，发光器发出的光被反光板反射回来被收光器收到；一旦光路被检测物挡住，收光器收不到光时，光电开关就动作，输出一个开关控制信号。

扩散反射型光电开关

它的检测头里也装有一个发光器和一个收光器，但前方没有反光板。

正常情况下发光器发出的光收光器是找不到的。

当检测物通过时挡住了光，并把光部分反射回来，收光器就收到光信号，输出一个开关信号。

二、直流电机：

（刘健）

1、工作原理：

电机使用的是套件提供的266rpm（转速）直流伺服电机，供电电压12VDC，用以驱动两个驱动轮，作为机器人的动力来源。

靠脉冲来定位，接收到一个脉冲就会产生一个脉冲角度。

从而实现位移。

每产生一个角度就对应着一个脉冲的产生。

两台电机的驱动器是L298N，L298N可以同时做两路电机驱动，最高供电电压50V、3A。

原理图见图2

图2

2、套件驱动部分分析如下：

使用L298N驱动两路电机，OUT1和OUT2驱动右轮，OUT3和OUT4驱动左轮。

IN1和IN2作为右轮驱动的控制端，IN1由PWM控制，IN2为IN1的反向电平。

IN3和IN4作为右轮驱动的控制端，IN1由PWM控制，IN4为IN3的反向电平。

ENA和ENB作为左右电机的使能。

3、驱动方式：

驱动右（左）轮前进：

使Vin1>Vin2（Vin3>Vin4）。

驱动右（左）轮后退：

使Vin1

驱动右轮运转：

ENA=1；

驱动左轮运转：

ENB=1；

4、驱动芯片分析：

H桥驱动电路

图3中所示为一个典型的直流电机控制电路。

电路得名于“H桥驱动电路”是因为它的形状酷似字母H。

4个三极管组成H的4条垂直腿，而电机就是H中的横杠（注意：

图4.12及随后的两个图都只是示意图，而不是完整的电路图，其中三极管的驱动电路没有画出来）。

如图所示，H桥式电机驱动电路包括4个三极管和一个电机。

要使电机运转，必须导通对角线上的一对三极管。

根据不同三极管对的导通情况，电流可能会从左至右或从右至左流过电机，从而控制电机的转向。

图3H桥驱动电路

Pnp：

Vb

   要使电机运转，必须使对角线上的一对三极管导通。

例如，如图4所示，当Q1管和Q4管导通时，电流就从电源正极经Q1从左至右穿过电机，然后再经Q4回到电源负极。

按图中电流箭头所示，该流向的电流将驱动电机顺时针转动。

当三极管Q1和Q4导通时，电流将从左至右流过电机，从而驱动电机按特定方向转动（电机周围的箭头指示为顺时针方向）。

图4.H桥电路驱动电机顺时针转动

图5所示为另一对三极管Q2和Q3导通的情况，电流将从右至左流过电机。

当三极管Q2和Q3导通时，电流将从右至左流过电机，从而驱动电机沿另一方向转动（电机周围的箭头表示为逆时针方向）。

图5H桥驱动电机逆时针转动

5、使能控制和方向逻辑

   驱动电机时，保证H桥上两个同侧的三极管不会同时导通非常重要。

如果三极管Q1和Q2同时导通，那么电流就会从正极穿过两个三极管直接回到负极。

此时，电路中除了三极管外没有其他任何负载，因此电路上的电流就可能达到最大值（该电流仅受电源性能限制），甚至烧坏三极管。

基于上述原因，在实际驱动电路中通常要用硬件电路方便地控制三极管的开关。

   图6所示就是基于这种考虑的改进电路，它在基本H桥电路的基础上增加了4个与门和2个非门。

4个与门同一个“使能”导通信号相接，这样，用这一个信号就能控制整个电路的开关。

而2个非门通过提供一种方向输人，可以保证任何时候在H桥的同侧腿上都只有一个三极管能导通。

（与本节前面的示意图一样，图4.15所示也不是一个完整的电路图，特别是图中与门和三极管直接连接是不能正常工作的。

）

图6具有使能控制和方向逻辑的H桥电路

   采用以上方法，电机的运转就只需要用三个信号控制：

两个方向信号和一个使能信号。

如果DIR－L信号为0，DIR－R信号为1，并且使能信号是1，那么三极管Q1和Q4导通，电流从左至右流经电机（如图7所示）；如果DIR－L信号变为1，而DIR－R信号变为0，那么Q2和Q3将导通，电流则反向流过电机。

图7使能信号与方向信号的使用

   实际使用的时候，用分立元件制作H桥是很麻烦的，好在现在市面上有很多封装好的H桥集成电路，接上电源、电机和控制信号就可以使用了，在额定的电压和电流内使用非常方便可靠。

比如常用的L293D、L298N、TA7257P、SN754410等。

附两张分立元件的H桥驱动电路：

三、主板原理图，最小系统板制作与讲解（丁浩）

L298N可接受标准TTL逻辑电平信号VSS，VSS可接4．5～7V电压。

4脚VS接电源电压，VS电压范围VIH为＋2．5～46V。

输出电流可达2．5A，可驱动电感性负载。

1脚和15脚下管的发射极分别单独引出以便接入电流采样电阻，形成电流传感信号。

L298可驱动2个电动机，OUT1，OUT2和OUT3，OUT4之间可分别接电动机，本实验装置我们选用驱动一台电动机。

5，7，10，12脚接输入控制电平，控制电机的正反转。

EnA，EnB接控制使能端，控制电机的停转。

稳压芯片

四、计算场地布局，设计车体规格（何丽媛）

1、长：

260cm，宽：

169cm，每格是13cm；

2、车体的设计

车体的设计对于整个比赛中完成任务是非常重要的，我对整个赛程进行了系统的分析，车体本身不能够太大，规则中也有规定：

车体的体积有一定的限制（500mm*500mm*500mm）,该为出发后的最大尺寸，整个车体我用的是铝块连接件，车的底盘用了一带孔的铝片和三个连接件组成，采用三支点的结构:

两个动力轮和一个万向轮，两个动力轮安装在车体的后部和万向轮安装在车体的前部，三个轮子的安装位置是通过车体的大小比例和实际行走调试安装的。

这样设计的理由是车体的旋转度较大，更方便的去控制机器人的行走。

（1）车体底盘设计附图一：

图一

（2）车底盘设计附图二：

图二

车体共有八个光电传感器；一个当计数器，七个传感器；

IN0IN1：

是矫正底部正位；

IN2IN3：

检测前方是否有障碍；

IN4IN5：

检测左右是否有障碍；

IN6：

是计数器；

IN7：

是90度定位；

五、流程图及程序设计（高云）

1、流程图设计：

2、程序设计：

#include

#defineucharunsignedchar

sbitIN2=P1^5;

sbitIN4=P1^7;

sbitQ0=P2^1;

sbitQ1=P2^6;

sbitQ2=P2^2;

sbitQ3=P2^7;

uchardelay1,time0,time1;

ucharperiod=15;

ucharhighl=1;

ucharhighr=5;

voidtime（）interrupt1using2

{

TH0=64536/256;

TL0=64536%256;

if（++time0==highl）

{

Q1=0;

}

elseif（time0==period）

{

time0=0;

Q1=1;

}

if（++time1==highr）

{

Q3=0;

}

elseif（time1==period）

{

time1=0;

Q3=1;

}

}

voidchushihua（）

{

time0=0;

time1=0;

IP=0x01;

TMOD=0x01;

IE=0x83;

TR0=1;

Q0=1;

Q1=1;

Q2=1;

Q3=1;

}

voidmain（）

{

chushihua（）;

while

（1）

{

if（IN4!

=0）

{

for（delay1=0;delay1<=10;delay1++）;

if（IN4!

=0）

highl++;

}

else

{

highl=1;

}

if（IN2!

=0）

{

for（delay1=0;delay1<=10;delay1++）;

if（IN2!

=0）

highr++;

}

else

{

highr=5;

}

}

}

六、总结及实训报告（张冬梅）

本次实训为物流智能车，主要实现避障、自动寻迹、搬运货物等几项功能，我们几个同学都积极参与各项流程设计，在此实训中我们才真正学习到了把理论知识运用到实践中，感觉到我们原来学到的知识太少了，就像大海里的一根针。

这次给了我们相当大的感悟，想从事这行业必须学懂、学精、认真对待，为以后在这方面的领域打下一个坚实的基础。

而且必须团结进取，发挥团队精神，一个人的力量是渺小的可团队的力量却是巨大的！

最后感谢指导教师对我们的认真辅导！