机器人设计与制作课程设计报告(2011)-框架

“机器人设计与制作”课程设计报告

特种作业机器人

专业：楼宇自动化

班级： 08级2班

设计人及学号：张峰豪

66

指导教师：王国江

完成日期： 2011年11月

一、设计目的：

利用机器人平台进行具体的项目实施。在这次设计过程中主要是要求机器人在特殊情况下的运用，运用情况是在不知道着火地点的情况下进行探测，探测出火源所在地，并启动灭火程序和机械进行灭火。考虑到现有装备和条件，不要求在机器人实现的时候实现灭火，但要求机器人在寻找到火源的时候能够及时有效的报警，并提供火源位置。

二、设计任务：

首先对机器人进行选择根据实验室现有设备和实验的需要我们先选取了实验小车，小车经过行进假想是按照房屋建筑的内边缘也就是房屋的内壁进行行进，行进过程是挨个房屋一个接一个的搜索。如果查找到火源的所在则停下来并且报警。如果不停下来则继续行进。在行进过程中如果小车碰到了房屋的墙壁这自动矫正方向继续行进。

三、设计要求：

综合分析了小车的各项性能以及我们本次课程所需要达到的要求得出一下设计中必须注意的环节和要求。

1：小车的报警的处理，小车的目的是发现火源并报警灭火。因为实验设备限制以及自身学习的原因故不能实现灭火这项功能但是要实现报警。

2：小车行进的设计，在小车运动过程中肯定会碰到房屋墙角或者墙

壁，而小车碰撞之后的方向矫正以及行进速度等一系列问题必须考虑。

3：小车初始行进路线的考虑，因为没有无线遥控系统，则在给小车的初始设计时就要是小车能够按照预定的速度预定的方向进行行走。4：程序编写的代码和相关传感器的编好及选择，因为我们使用的小车有5个碰撞传感器和两个红外传感器。考虑到多个传感器的使用和配合以及红外传感器探测热源的使用。须详细谅解各个传感器所对应的编号以及对应的使用范围和方法，以便于编辑程序时把控好程序。5：小车的拐弯弧度，因为设计到小车有90度，270度以及360度的转弯情况，所以要根据车身大小和间出口宽度以及转角读书综合考虑设计出小车的转角弧度，亦随之设计出小车的左右轮转向的速度以此来达到控制小车转向弧度的目的。

四、系统设计：

1、介绍所使用的硬件情况及工作原理。

图一机器人小车全图

图二碰撞传感器示意图图三红外传感器示意图

小车我们选用实验室已有的小车，该小车有碰撞传感器5个我们所需要用的是前面3个；红外传感器2个我们所需用全部以便于精确的发现着火的火源位置。小车通过碰撞来使传感器改变参数下达转向指令，又通过左右轮速度的不同来实现左右转向。转向后继续行进，直到红外传感器找到火源位置发出报警为止。

2、介绍编程思路和程序流程框图。

编程的思路是利用小车本身行进就不断的与房屋墙壁进行碰撞来达到逐个房屋探测的目的，暨小车初始行进速度的左右轮就不一样，然后始终碰撞，碰撞的过程中红外传感激继续工作寻找热源也就是火灾火源。具体来说既给定小车初速度，然后设定三个碰撞传感器的参数和初始值，以及两个红外传感器的参数和初始值，然后设计小车在行车过程中分别碰到三个传感器的处理情况既两个轮子的运转情况来控制转向和前进。在这个过程中红外传感器由于已经给定了初始值并且一直在工作搜寻火源，当搜寻到火源是，小车报警并且停留原地不动。此时完成任务。

3、记录调试中的技术问题、记录现象，分析原因和解决方法及效果。

在调试的过程中遇到的主要问题就是小车转弯弧度和行进弧度。主要有以下几个方面可以改变。

1）小车在碰撞后的后退时间和速度，这确定了小车的后退路程，在其他不变的路程大则小车运动的弧度大，半径小。

2）小车初始时候设定的左右轮初速，首先左轮初速大于右路

初速，这样可以保证小车一直在向右有弧度的转弯，但

是如果左右轮差距过大则可能导致小车在原地画圆而停

止不前，所以左右轮转速差不应过大。有一定的弧度即

可。

3）地面摩擦，在真是的情况中摩擦阻力可能过大不容易发生，不容易发生打滑的情况但是试验场地经过多次实验发现

打滑的情况存在所以需要在速度相对较小的情况下进行

实验。

4）转弯的时候左右轮的速度差以及时间这也确定了转弯的弧度大小，所以时间和速度要搭配合适这个需要经过多次

调试才能达到。

4、实验结果及结果分析。

经过多次实验调试后小车基本能够达到行进要求，但是在某些方面还是做的不够好，主要就是在小车行进弧度的大小上，这样为了达到要求只要多次实验，或者精确的计算，由于时间的原因这能达到现在这个结果，基本能够符合设计要求。

小车在最后能够沿着一定的弧度贴着墙壁边沿行走，也能够通过各个角度的入口，以及能够方便的通过出口。

实验结论是完成这个实验除了在实验程序编写，传感器选择等方面做好以外，主要的是要要把握好小泽转弯和行进的弧度，这个如果没有经过精确的测量和计算就只有通过多次重复的改变参数来实现。而这又是完成这次实验的重中之重。

5、实验源程序清单。

五、课程设计总结

本次课题完成以后我认为由于现实和实验的差距，在以后的改进中有以下的几个方面

1.我们可以将数字图像处理技术与这个课题相结合在设备上

运用到摄像头对行进过程中的各个方位进行视频探测与

温控和烟控传感情相配合。

2.运用无线遥控系统能够通过图像控制机器人既小车的行进

路线和方位这样就不需要设定小车转角弧度和速度，并且

能够准确的处理这些问题。

3.关于本次实验我获益匪浅除了对MTU软件的使用的简便性

有所了解以外，还充分发挥了自己细心的态度，在对小车

进行了多次调试才做出了结果。

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