自动导航小车避障的研究设计

目录

第一章前言 0

1.1 机器人简介 0

1.1.1 机器人的发展阶段 0

1.1.2 机器人的结构组成 (1)

1.2 自动导航小车的避障设计中的关键技术 (1)

1.2.1 结构及其优化设计技术 (1)

1.2.2 传感器技术 (1)

1.3 选题的背景和意义 (2)

第二章系统方案设计 (3)

2.1 系统主要任务 (3)

2.1.1 控制系统要求 (3)

2.1.2 方案选择 (3)

2.2 系统总体设计 (4)

2.2.1 系统组成 (4)

2.2.2 系统工作原理 (4)

第三章系统的硬件设计 (5)

3.1 单片机89C51 (5)

3.2 电源设计 (6)

3.3 红外传感器电路设计 (7)

3.3.1 供电电路设计 (7)

3.3.2 传感器网络与单片机接口电路设计 (9)

3.4 电机闭环控制电路设计 (10)

3.4.1 直流电动机的脉冲调压调速原理 (10)

3.4.2控制电路PWM发生器 (11)

3.4.3速度反馈环节设计 (13)

第四章系统软件设计 (16)

4.1 软件设计 (16)

4.2 初始化设计 (17)

4.3 红外传感器网络信息采集 (18)

4.4 电机速度控制 (19)

第五章结束语 (21)

参考文献 (22)

致谢 (23)

摘要：自动导航小车是指借助超声波、红外线等传感器设备对小车周围的环境进行探测，并且利用工程机对传感器设施所探测到的障碍物有关信息进行处理，使自动导航小车能够其躲避障碍物安全行驶。设计出一种反应快，适应能力强的控制系统是实现导航小车避障的关键。

本设计提出了一种简单实用的智能小车避障系统设计方法，采用89C51单片机作为主控芯片，电机作为执行元件，红外传感器作为检测元件。系统由主控模块、红外传感器探测模块、车体框架、电机驱动模块、稳压模块及电源组成。其中主控模块是整个系统的最关键部位，系统由单片机通过I/O口控制各个模块。

通过以上方案完成小车避障系统的软、硬件设计，成功实现了小车躲避障碍物的功能。

关键词：自动导航小车；避障系统；红外线传感器；单片机

ABSTRACT: The automatic guided vehicle is detected with ultrasonic, infrared sensor device on the car around the environment, information about the obstacles and the use of engineering machine of the sensor detected processing facilities, make AGV can avoid obstacle safely. Design a kind of quick response, strong ability of adaptive control system is the key to realize the navigation vehicle obstacle avoidance.

This paper puts forward a design method of intelligent vehicle obstacle avoidance system is simple and practical in the design, using 89C51 microcontroller as the main control chip, motor as the actuator, infrared sensor as the detecting element. The system consists of main control module, the infrared sensor detection module, vehicle frame, motor drive module, a vehicle frame, and power supply. The main control module is the key part of the whole system, the system is composed of a single chip computer through the I/O port control module.

Complete the soft, hardware design of obstacle avoidance system. Through the above program, the successful implementation of the car to avoid obstacles function.

KEYWORDS: Automatic Navigation Vehicle; Obstacle Avoidance System; Infrared Sensor; MCU

第一章前言

1.1 机器人简介

机器人（Robot）是自动执行人们为其指定的工作机器设备。它既可以执行事先为它编写好的程序，又可以按照人们的指挥，进行实时性工作。随着科学技术发展，人们赋予它人工智能，使它能够协助或取代人类的工作，进行探测，救援等危险的工作。

机器人是一项快速发展的前沿科学，它具有综合性强的特点。它涉及到机械工程学、运动学、电气工程学、计算机、电子工程学、自动控制工程学、人工智能、传感器、机器视觉、模式识别与导航、仿生学和多种智能模拟技术，受到了广泛重视。21世纪以来，随着科学技术的日新月异，在各个领域机器人都得到了广泛应用，遍及农业、工业、制造业等多个领域。自动导航小车是机器人的一类，通过这次对小车的避障系统的研究设计，从而加深对多门技术综合运用掌握。

1.1.1 机器人的发展阶段

机器人的发展史并不长，开始于1959年，美国英格伯格和德沃尔制造出世界上第一台应用于工业的机器人。

机器人的发展大致经历了三个主要的阶段，即三个时代。第一代为简单的个体机器人，第二代为群体的劳动机器人，第三代为类似人类智能的机器人，它的未来机器人发展的主要方向。

第一代机器人便是英格伯格和德沃尔所制造的工业机器人，需要人操作机械手，把当前的任务完成一遍，才能让机器人的按照人们的指令，重复完成任务。第二代机器人自20世纪70年代以来有了较大发展，这个阶段是机器人对外界环境实用阶段，并开始普及。第三代机器人是具有人工智能的机器人，它不但拥有对外界环境的感知能力，还拥有自己独立的逻辑判断能力，从而完成更加复杂的任务。例如智能机器人在未知区域探时，通过自身的探测装置获取外界环境信息，通过这些数据的分析，做出相应的行动。今天，机器人趋向高度的智能化，应用到各行各业。