扫地机的智能控制系统设计
智能扫地机器人控制系统设计
• 190•引言：随着信息化技术的不断发展，扫地机器人得到了广泛应用，扫地机器人的智能化水平也越来越高，通过将其机械结构进行优化，结合当前成熟的自动化控制技术，实现了机电一体的高度融合，为居家、办公等场所的环境卫生的高效清洁提供了极大方便。
本文通过分析扫地机器人的功能要求，结合较好的运行稳定性及适当的成本要求，提出，利用AT89C51单片机作为本系统的控制核心，采用当前成熟的传感器技术，并辅以无线遥控控制技术，在开发过程中采用仿真模拟、实际电路系统调试的开发路径，为本系统的开发与实现提供了成熟的技术方案与较短的开发周期。
1 系统整体结构本文主要讨论本系统的电路控制的实现过程，其电路整体结构如下图1所示。
由图1示，本系统利用8位单片机作为系统控制中心，辅以液晶显示电路、继电器控制电路、传感器电路、红外接收电路等外部电路，实现智能扫地机器人的障碍自动识别、方向切换等功能。
2 系统硬件组成智能扫地机器人的硬件结构较为复杂，作为控制核心的单片机，其基本工作电路是由5V电源电路进行系统供电，距离检测，超声波传感器的发射脉冲通过单片机的I/O接口输出，但单片机本身输出电流驱动能力不足，因此，本系统提供了驱动放大电路，以提高超声波传感器发射超声波束的能力。
驱动电路如图2所示。
图2 发射波驱动电路此外，系统还提供了JY043W型红外反射式传感器，以实现无线式、非接触式控制扫地机器人，大大提高了人为干涉机器人的智能水平。
红外光电传感器检测电路如图3所示。
图3 红外光电传感器检测电路另外，为了更有效的控制机器人识别障碍物，设计了以RV-163-1C25型微动开关为核心的接触感应电路，通过微动开关与目标物体的接触来识别障碍物。
2.2 继电器控制电路继电器控制电路主要用与控制智能扫地机器人的电机开关与机器人垃圾箱盖的闭合。
因此，需要设计两个继电器控制电路，本系统采用P521作为光耦合原件，将交流继电器与51单片机实现隔离。
《基于STM32的扫地机器人设计与实现》
《基于STM32的扫地机器人设计与实现》一、引言随着科技的不断进步和人们对生活品质要求的提高，扫地机器人已经成为家庭清洁的重要工具。
STM32作为一款性能强大、功能丰富的微控制器，为扫地机器人的设计与实现提供了强大的硬件支持。
本文将详细介绍基于STM32的扫地机器人的设计与实现过程，包括系统架构、硬件设计、软件设计、控制算法以及实验结果等方面的内容。
二、系统架构设计扫地机器人的系统架构主要包括硬件和软件两部分。
硬件部分主要包括STM32微控制器、电机驱动模块、传感器模块等；软件部分则包括操作系统、驱动程序、控制算法等。
系统架构设计要遵循模块化、可扩展、高可靠性的原则，以满足扫地机器人的功能需求和性能要求。
三、硬件设计1. 微控制器：采用STM32F4系列微控制器，具有高性能、低功耗、丰富的外设接口等特点，为扫地机器人的控制和数据处理提供了强大的支持。
2. 电机驱动模块：采用电机驱动芯片驱动扫地机器人的行走电机和旋转电机，实现机器人的运动控制。
3. 传感器模块：包括红外传感器、超声波传感器、陀螺仪等，用于实现扫地机器人的避障、定位和姿态控制等功能。
四、软件设计1. 操作系统：采用嵌入式实时操作系统，如FreeRTOS，以提高系统的实时性和稳定性。
2. 驱动程序：编写驱动程序实现微控制器与各模块的通信和控制。
3. 控制算法：包括路径规划算法、避障算法、姿态控制算法等，实现扫地机器人的自主导航和智能控制。
五、控制算法实现1. 路径规划算法：采用全局路径规划和局部路径规划相结合的方法，实现扫地机器人的高效清扫。
2. 避障算法：通过红外传感器和超声波传感器检测障碍物，实现机器人的实时避障功能。
3. 姿态控制算法：通过陀螺仪等传感器检测机器人的姿态，实现机器人的稳定控制和自主平衡。
六、实验结果与分析经过实验验证，基于STM32的扫地机器人具有以下优点：1. 高效清扫：通过全局和局部路径规划算法，实现高效清扫，提高清洁效率。
基于STM32微控制器的扫地机器人控制系统硬件架构设计
基于STM32微控制器的扫地机器人控制系统硬件架构设计扫地机器人是一种智能化的家庭清洁设备，它能够自动进行地面清洁工作，并具备一定的智能化能力。
为了实现扫地机器人的控制，需要设计一个适合的硬件架构，以便能够满足机器人的功能需求。
硬件架构设计主要包括：主控模块、传感器模块、执行器模块和电源模块。
主控模块是扫地机器人的核心控制部分，用于实现控制算法的运行和数据处理。
STM32微控制器是一种低功耗、高性能的微控制器，适合用作扫地机器人的主控模块。
主控模块还包括存储器模块，用于存储控制算法和相关数据。
传感器模块用于感知环境信息，从而实现机器人的定位和避障功能。
传感器模块包括多个传感器，如超声波传感器、红外传感器、视觉传感器等。
这些传感器可以通过I2C、SPI等接口连接到主控模块，将感知到的信息传输给主控模块进行处理。
执行器模块用于实现机器人的运动控制和清洁功能。
执行器模块包括直流电机、驱动电路和轮子等组件。
直流电机用于驱动轮子进行运动，驱动电路用于控制直流电机的转向和速度。
此外，执行器模块还包括刷子和吸尘器等清洁装置，用于清理地面的垃圾。
执行器模块可以通过PWM、IO 等接口与主控模块连接。
电源模块提供机器人所需的电力供应，并为各个模块提供适当的供电电压。
电源模块包括电池、充电电路和电源管理芯片等组件。
电源模块还需要考虑电源管理的智能化设计，如低电量检测、过充保护等功能，以保障机器人的正常运行。
在设计硬件架构时，需要考虑以下几个因素：1.通信接口的设计：主控模块需要与传感器模块、执行器模块以及外部设备进行通信。
合理选择通信接口，如UART、I2C、SPI等，以满足不同模块之间的数据传输需求。
2.电路设计的可靠性：扫地机器人需要面对不同的工作环境，如地面的不平整、摩擦力等。
因此，在电路设计中需要考虑电路的抗干扰能力和稳定性，以确保机器人能够正常工作。
3.电源管理的智能化设计：合理设计电源管理模块，可实现低电量检测、过充保护等电源管理功能，以保护电池和延长机器人的工作时间。
扫地机器人控制系统设计之机械学分析
扫地机器人控制系统设计之机械学分析摘要：本文旨在研究和分析扫地机器人控制系统的机械学分析。
包括介绍扫地机器人控制系统的结构、特征以及功能，并讨论其机械仿真，动力学建模，以及路径规划等方面的特性。
本文进一步研究了控制系统的基本性能指标，包括速度，运动定位精度和运动可靠性等。
在实验分析的基础上，本文提出了被控系统的设计建议，以提高相关性能指标。
关键词：扫地机器人控制系统，机械学分析，动力学建模，路径规划，性能指标正文：1、绪论本文旨在研究和分析扫地机器人控制系统的机械学分析，主要包括控制系统结构、特征和功能介绍，以及机械仿真、动力学建模和路径规划等方面的特性。
2、扫地机器人结构说明扫地机器人的控制系统以及其结构、特征和功能等方面的介绍。
扫地机器人的控制系统由多个部件组成，其中包括：控制器、传感器、驱动器、电机和框架等。
该系统的主要功能包括自动运动控制、自我重新定位、避障导航和遥控等多种功能。
3、机械仿真对控制系统进行机械仿真是很重要的。
主要考虑的因素包括机器人形状、大小、重量、运动学特征以及动力学特性等。
通过机械仿真，能够有效地评估机器人的可靠性和性能，为今后的开发提供重要参考。
4、动力学建模动力学建模是对机器人动力学特性的详细分析。
动力学建模可以用来描述机器人的动态运动，以及由此产生的变形、影响或受力因素等。
具体来说，动力学建模可以用来识别和分析影响机器人运动性能的不同因素，从而为机器人控制器提供输入。
5、路径规划路径规划是指机器人在空间中运动的路径规划，包括机器人的位置、方向和速度等。
路径规划的目的是分析机器人的运动学性能，并利用传感器输入和地图信息，将目标点和已知点连接起来，使机器人能够安全、准确地到达目的地。
6、性能指标进一步综合考虑了上述内容，本文通过实验测试评估了控制系统的基本性能指标，包括速度、运动定位精度和运动可靠性等。
7、结论根据前述内容，本文基于对扫地机器人控制系统机械学分析的研究，提出了被控系统的设计建议，以提高相关性能指标。
智能清洁机器人测控系统的设计与实现
智能清洁机器人测控系统的设计与实现0 引言移动机构是清洁机器人的主体，决定了清洁机器人的运动空间，一般采用轮式结构。
传感器系统一般采用超声波传感器、红外光电传感器、接触传感器等构成多传感器系统。
随着近年来控制技术、传感技术以及移动机器人技术等技术的迅速发展，智能清洁机器人控制系统的研究和开发已具备了坚实的基础和良好的发展前景。
吸尘系统在原理上与传统立式吸尘器相同，主要是在结构设计上更多考虑结构尺寸、集成度以及一些辅助机构的合理布置和利用，以此来提高能源利用率和工作效率。
本文主要研究智能清洁机器人测控系统的设计与实现，最终目标是通过软硬件的合理设计，使智能清洁机器人能够自动避开障碍物，实现一般家居环境下的自主清洁工作。
1 测控系统组成及功能智能清洁机器人测控系统主要包括控制器核心系统、传感器系统和驱动系统等。
其原理如图1所示。
基于清洁机器人自身体积尽可能小的原则，本设计将控制器核心系统、传感器系统、行走驱动及相关电路集成在一块上。
为防止干扰，通过光电隔离器件将各模块在电气上隔离开来。
利用超声波传感器、红外反射式传感器和接触传感器组成多传感器系统，检测信号经调理电路处理后送控制器;采用8位单片机SST89E554RC作为控制器，控制器对传感器信号加以判断，根据判断结果，选定相应的控制策略，并控制语音系统发出相应的报警信号;在相应的控制策略下，通过专用驱动器驱动直流电机，带动驱动轮，两轮独立驱动，实现避障功能;同时，控制器控制小型双风机真空吸尘系统对经过的地面进行必要的清扫。
图1 系统原理该新型智能清洁机器人实验平台如图2所示，该平台为圆形结构，两轮独立驱动，具备完整的吸尘系统和电源系统等功能模块。
最终将在该平台上对本文所介绍的测控系统的性能进行实验验证。
图2 智能清洁机器人实验平台2 测控系统硬件设计2.1 CPU控制模块CPU采用美国SST公司制造的8位单片机SST89E554RC。
器件使用与8051完全相同的指令集，并与标准的8051器件管脚对管脚兼容。
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3.3看门狗电路系统
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% 3智能扫地机各系统分析
P ［传感器系统
驱动系统
扫地机 咅系统
红外遥酿充
浮动开关电路
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液晶显示电路
红外通控是目前使用最广泛的种 通 信和遥控手段，主要用来來控制 皆 能扫地机的浦扫方式及开机与关 机.
浮动开关记-个安装在轮f内侧的机械 JF 关，轮r h有禅算装賣.1轮子浮起 时，开 关断开门地机停ik前进，实现了 防跌落
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C实现的智能扫地机器人设计与优化
C实现的智能扫地机器人设计与优化智能扫地机器人是一种能够自主清扫地面的智能设备，它通过搭载的传感器和算法来感知环境、规划清扫路径，并执行清扫任务。
在现代社会，随着人们生活节奏的加快和生活质量的提高，智能扫地机器人作为一种便捷、高效的家庭清洁工具受到越来越多消费者的青睐。
本文将探讨如何利用C语言实现智能扫地机器人，并对其设计与优化进行深入分析。
1. 智能扫地机器人的基本原理智能扫地机器人通常由底盘、传感器、控制系统和清扫装置等部分组成。
其基本工作原理是通过传感器获取环境信息，包括障碍物位置、房间布局等，然后根据预先设定的算法规划清扫路径，最后驱动清扫装置进行清扫操作。
在C语言中，可以通过编写相应的程序来实现这一过程。
2. C语言在智能扫地机器人中的应用C语言作为一种通用性强、效率高的编程语言，在嵌入式系统和硬件控制领域有着广泛的应用。
在智能扫地机器人的设计中，可以利用C语言编写底层驱动程序、传感器数据处理程序以及路径规划算法等关键模块，实现对机器人的精准控制和智能决策。
3. 智能扫地机器人设计与优化3.1 传感器选择与布局传感器是智能扫地机器人的“眼睛”，直接影响其对环境的感知能力。
在设计阶段，需要根据清扫任务的需求选择合适类型和数量的传感器，并合理布局在机器人上，以确保全方位、高精度地获取环境信息。
3.2 路径规划算法优化路径规划算法是智能扫地机器人决策的核心，直接影响清扫效率和覆盖范围。
通过对传感器数据进行实时分析和处理，结合最优化算法如A*算法等，可以优化路径规划过程，使机器人能够高效、快速地完成清扫任务。
3.3 动作控制与清扫装置优化在C语言程序中，需要编写相应的动作控制程序，实现对电机、轮子等执行元件的精准控制；同时还可以对清扫装置进行优化设计，提高清扫效率和质量。
3.4 能耗管理与自动充电功能为了延长智能扫地机器人的工作时间，需要对其能耗进行有效管理。
可以通过C语言编写低功耗模式下的休眠唤醒程序，并设计自动充电功能，使机器人在电量不足时能够主动返回充电桩充电。
湖面清扫智能机器人的控制系统设计
湖面清扫智能机器人的控制系统设计1、引言机器人是上个世纪中叶迅速发展起来的高新技术密集的机电一体化产品，它作为人类的新型生产工具，在减轻劳动强度、提高生产率、改变生产模式，把人从危险、恶劣的环境下解放出来等方面，显示出极大的优越性。
在发达国家，工业机器人已经得到广泛应用。
随着科学技术的发展，机器人的应用范围也日益扩大，遍及工业、国防、宇宙空间、海洋开发、紧急救援、危险及恶劣环境作业、医疗康复等领域。
进入21世纪，人们已经越来越切身地感受到机器人深入生产、深入生活、深入社会的坚实步伐。
机器人按其智能程度可分为一般机器人和智能机器人。
一般机器人是指不具有智能，只具有一般编程能力和操作功能的机器人；智能机器人是具有感知、思维和动作的机器人。
所谓感知即指发现、认识和描述外部环境和自身状态的能力，如装配机器人需要在非结构化的环境中认识障碍物并实现避障移动，这依赖于智能机器人的感觉系统，即各种各样的传感器；所谓思维是指机器人自身具有解决问题的能力，比如，装配机器人可以根据设计要求为一部复杂机器找到零件的装配办法及顺序，指挥执行机构，即指挥动作部分完成这部机器的装配；动作是指机器人具有可以完成作业的机构和驱动装置。
由此可见，智能机器人是一个复杂的软件、硬件综合体。
机器人的核心是控制系统。
机器人的先进性和功能的强弱通常都直接与其控制系统的性能有关。
机器人控制是一项跨多学科的综合性技术，涉及自动控制、计算机、传感器、人工智能、电子技术和机械工程等多种学科的内容。
近年来，随着工业和其它服务行业的蓬勃发展，人们在重视其经济效益的同时却往往忽略了他们对环境的污染，人类赖以生存的水资源也不例外。
水面污染对人类的水源构成很大的威胁，湖泊尤其是旅游胜地和市内人工湖泊，更是无法逃避漂浮物污染的厄运，举目可见各种日常消费品的包装物在湖面上漂浮。
污染的加剧根治水污染。
但是，水面污染的治理是一项艰难的长期任务，是全人类必须面对的共同问题。
推荐-扫地机的数据控制系统设计说明书 精品
本科说明书扫地机的数据控制系统设计THE DESIGN OF AUTOMATIC SWEEPING MACHINE DATACONTROL SYSTEM扫地机的数据控制系统设计摘要自动扫地机属于服务机器人的一种，随着社会的发展需要，服务机器人已经渗透了我们的生活、工作和经济方面，并且起到了很大的作用。
世界各国尤其是西方发达国家都在致力于研究开发和广泛使用自动扫地机。
尽管目前国内外在这方面的研究开发方面已经取得一定的成果，但是仍有许多关键技术问题需要解决或提高，如路径规划就是其中的一个比较重要的技术。
本文介绍一种基于MC9S12DG128单片机的自动扫地机数据控制系统。
该系统实时性高功能完备，包括信息采集模块、控制模块、清扫模块、运动模块。
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关键词：自动扫地机，单片机，红外遥控，自动行走THE DESIGN OF AUTOMATIC SWEEPING MACHINE DATACONTROL SYSTEMABSTRACTAutomatic sweeping machine is one part of the serving robot. With the development of society, the serving robot has infiltrated our lives, work and the economy, and has played a significant role. Automatic sweeping is being researched and developed in the countries all over the world, and which is being used widely in the west developed countries. Despite the current areas of research and development at home and abroad in this aspect has made certain achievements, there are still many key technical problems need to be solved or improved. For example, path planning is one of the important technical. This paper presents the system integration and overview of autonomous cleaning robot which is based on MC9S12DG128 singlechip. The real time characteristic and function of the system are in good condition. The system consists four segments: information collection module, the decision module, cleaning module, motion control module. Several sensors such as collision sensor, infrared distance sensors detect the surrounding obstacles while cleaning. The realization of wireless remote manual control function is posed of an infrared receiving head. Two driven wheels are driven by two DC motors bining. It adopts the improved "井" - shaped path traversal method. Experiments show that the control system run well and the robot have the ability to clean the floor automatically.KEYWARDS：automatic sweeping machine, singlechip, infrared remote control, automatic move目录1 绪论1.1 概述自动扫地机小巧轻便，操作简单，有很好的实用性，它自带电源，对工作环境适应性好。
基于STM32的扫地机器人控制系统设计
基于STM32的扫地机器人控制系统设计基于STM32的扫地机器人控制系统设计随着科技的不断进步，机器人已经广泛应用于各个领域，其中扫地机器人作为家庭和办公场所的清洁助手备受欢迎。
为了实现扫地机器人精确的定位和控制，本文将设计一种基于STM32的扫地机器人控制系统。
一、系统设计方案扫地机器人的主要功能是通过传感器和控制系统实现对环境的感知和控制，完成清扫任务。
基于此，本系统设计方案如下：1.硬件设计：选择STM32作为主控芯片，它具有强大的处理能力和丰富的外设接口。
另外，还需要选择合适的电机驱动、传感器和扫地装置等设备。
利用电机驱动实现机器人的运动控制，通过传感器感知环境信息，然后通过扫地装置进行清扫。
2.软件设计：设计合理的软件架构，包括底层驱动程序、中间层控制算法和上层应用程序。
底层驱动程序主要负责与硬件设备的交互，包括电机驱动、传感器数据采集等。
中间层控制算法根据传感器数据实现机器人的定位和路径规划等功能。
上层应用程序通过与用户交互，实现对机器人清扫任务的控制和管理。
二、系统实现过程在实现扫地机器人控制系统时，需要按照以下步骤进行： 1.硬件连接：将选定的电机驱动、传感器和扫地装置等设备按照引脚定义进行连接，并使用合适的电源供电。
2.编写底层驱动程序：根据设备的规格说明编写底层驱动程序，实现与硬件设备的交互。
例如，使用PWM信号控制电机的速度和方向，使用ADC采集传感器数据等。
3.设计控制算法：根据实际需求，设计合适的控制算法。
例如，使用传感器数据进行环境感知和机器人定位，使用路径规划算法确定机器人的清扫路径等。
4.实现上层应用程序：设计用户界面，实现用户与机器人的交互。
例如，使用按钮或触摸屏控制机器人的启动、停止和清扫模式切换等。
5.调试和测试：完成软硬件的连接后，进行系统的调试和功能测试。
根据测试结果对系统进行优化和改进。
三、系统优化与改进在实际应用过程中，可以根据用户的反馈和需求对扫地机器人的功能进行优化和改进。
扫地机智能控制系统设计
3 智能扫地机各系统分析
该智能系统采用红外传感器、光电传感器、接触传感器完成自动避障。用光 电编码器检测电机的转速。利用PWM技术来动态控制电动机的转动方向和转速。 通过软件编程实现清扫机行进、执行清扫任务、绕障、停止的精确控制以及检 测数据的存储、显示。通过对电路的优化组合最大限度地利用AT89C51单片机的全部资
Part Four
扫地机系统设计
4 扫地机系统设计 自动充电系统 驱动系统电路 总体软件流程 红外系统遥控流程 驱动系统流程 清扫避障系统流程
4.1 自动充电系统
自动充电系统
• 自动充电是用对接充电来实现的，对接充电过 程主要用了红外信号，在智能吸尘机器人的左侧和 后面都有红外接收器，发射传感器则安装在充电座 上，当内部电源检测到电压低于一定值是，扫地机 器人将沿墙壁寻找充电座。一般扫地机器人按右手 法则寻找充电座，所以在扫地机器人贴墙的一侧 （选左侧）和后部各装有一个红外接收传感器，当 侧面的一侧在贴边过程中收到红外信号时，扫地机 器人顺时针旋转90度，并沿着红外光路靠近充电座， 同时检测充电座充电电压即可确定是否已经对接上。
本设计方案采用超声波传感器、红外光电传感器和接触开关、三种传感器来构 建清扫机器的传感器系统。
3.1.1测速装置模块
测速信号通过在电机的转子上加装带有黑白条纹的圆盘，再利用光电开关得到电机 每转一圈产生若干个脉冲信号，据此可以算出电机的实际转速。这种简易的光电开关 测速法成本低，性能可靠，可以在电机转速不高，精度没有严格要求的情况下使用， 这种测速装置可以构成里程计。根据里程计的返回脉冲数可以计算出电机行走的距离， 并间接得到行走速度。
机器人的工作电机分为行走、吸尘和毛刷电
机。清扫结构主要使用真空吸尘器和由电机带动的
《基于STM32的扫地机器人设计与实现》
《基于STM32的扫地机器人设计与实现》一、引言随着科技的不断进步和人工智能的广泛普及，智能扫地机器人已经成为了家庭生活的一部分。
基于这样的时代背景，本文以STM32作为主控芯片，探讨扫地机器人的设计与实现，以提高机器人的清洁效率和智能化水平。
二、系统概述本系统以STM32微控制器为核心，通过集成电机驱动、传感器模块、电源模块等，实现扫地机器人的自动扫地、避障、充电等功能。
系统采用模块化设计，便于后期维护和升级。
三、硬件设计1. 主控芯片选型：STM32微控制器。
其具备高性能、低功耗、高集成度等优点，适合用于扫地机器人等智能设备。
2. 电机驱动模块：采用直流电机和电机驱动芯片，实现扫地机器人的运动控制。
3. 传感器模块：包括红外传感器、超声波传感器等，用于实现避障、测距等功能。
4. 电源模块：为系统提供稳定的电源供应，包括电池管理和充电管理等功能。
四、软件设计1. 操作系统与开发环境：采用嵌入式操作系统，如RT-Thread等，为软件开发提供良好的环境。
2. 算法实现：通过优化扫地算法和路径规划算法，提高机器人的清洁效率和智能化水平。
3. 通信协议：设计合理的通信协议，实现扫地机器人与上位机之间的数据传输和指令控制。
五、功能实现1. 自动扫地：通过电机驱动模块和传感器模块，实现扫地机器人的自动扫地功能。
2. 避障功能：利用红外传感器和超声波传感器等，实现扫地机器人的避障功能，避免在清洁过程中碰到家具等障碍物。
3. 充电功能：当电池电量低时，扫地机器人可自动返回充电座进行充电。
4. 路径规划：通过优化算法，实现扫地机器人的高效路径规划，提高清洁效率。
六、实验与测试为了验证本设计的可行性和性能，我们进行了大量的实验和测试。
实验结果表明，本设计的扫地机器人具有较高的清洁效率和智能化水平，能够有效地完成自动扫地、避障、充电等功能。
同时，我们还对系统的稳定性和可靠性进行了测试，结果表明系统具有良好的性能和稳定性。
扫地机的智能控制系统设计-本科毕业设计说明书
本科毕业设计说明书扫地机的智能控制系统设计SWEEPER INTELLIGENT CONTROLSYSTEM DESIGN学院（部）：电气与信息工程学院专业班级：电气＃#＃＃#学生姓名：＃＃＃#＃＃指导教师： #＃＃##＃＃＃＃＃年月日扫地机的智能控制系统设计摘要目前，各式各样的服务机器人越来越多应用于人们的生活中,从事着与人们生活息息相关的服务工作，极大地提高和改善了人们的生活质量。
室内智能扫地机器人就是在这种背景下诞生的一种家庭服务机器人。
室内智能扫地机器人的路径规划采用区域充满的规划方法，目标是在设定区域内寻找一条从始点到终点且经过所有可达点的连续路径。
根据建立的扫地机器人平台,提出清扫机器人随机运动路径规划算法.机器人利用其上安装的红外传感器和摄像头来识别和感知房间环境，机器人开始以螺旋运动方式覆盖房间的空白区域，当遇到障碍物时，启动障碍物应对策略，通过计算机软件仿真和在房间环境中进行实验验证了该算法的有效性。
关键词：扫地机器人，单片机,环境识别，路径规划SWEEPER INTELLIGENT CONTROLSYSTEM DESIGNABSTRACTAt present time，more and more various of service robots are designed and applied to people’s daily life.The application of these robots is promoting the quality of people's life tremendously as they deal with the works related to people’s life closely。
Indoor automatic cleaning robot is one of these service robots developed to help people to carry out the troublesome room cleaning work。
扫地机器人导航系统设计与智能化控制
扫地机器人导航系统设计与智能化控制概述：近年来，随着人们生活水平的提高，扫地机器人的需求量也越来越大。
为了更好地满足用户需求，扫地机器人的导航系统设计和智能化控制变得非常重要。
本文将详细介绍扫地机器人导航系统的设计原理和智能化控制方法。
1. 导航系统设计扫地机器人的导航系统设计是其工作效率的关键。
一种常用的导航系统设计是基于传感器的方法。
扫地机器人通常配备了多个传感器，如红外线传感器、声纳传感器和摄像头。
这些传感器可以帮助机器人感知环境并进行定位。
红外线传感器可以用来检测障碍物的距离和方向，声纳传感器可以用来检测环境的声音信号，摄像头则可以用来获取环境的视觉信息。
通过融合这些传感器的数据，扫地机器人可以实现准确的定位和避障功能。
除了传感器，扫地机器人的导航系统还可以利用地图构建和路径规划算法。
地图构建算法可以通过扫地机器人的传感器数据和运动轨迹来创建环境的地图。
路径规划算法可以根据地图和目标位置，规划出机器人的最优路径。
这些算法的设计可以提高扫地机器人的导航能力和工作效率。
2. 智能化控制扫地机器人的智能化控制是指机器人可以根据环境的变化和用户需求自主地采取行动。
智能化控制可以通过机器学习和人工智能技术来实现。
机器学习可以使扫地机器人自动学习环境特征和用户喜好，从而逐渐提升其工作效率和清扫效果。
通过对大量的数据进行训练，扫地机器人可以学习到各种不同环境下的清扫策略，如识别地毯和瓷砖的不同清扫方式，以及避开复杂障碍物的方法。
这种自动学习的方法可以使扫地机器人在不同场景下表现出更好的适应性。
人工智能技术可以使扫地机器人更加智能化。
通过语音识别和自然语言处理技术，扫地机器人可以理解用户的指令，并执行相应的任务。
例如，用户可以通过语音命令要求机器人清扫特定区域或完成其他任务。
此外，扫地机器人还可以利用计算机视觉技术来识别和分类不同物体，从而更好地响应用户的需求。
3. 挑战与未来发展方向在扫地机器人导航系统设计和智能化控制方面，仍然存在一些挑战和亟需解决的问题。
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扫地机的智能控制系统设计摘要目前，各式各样的服务机器人越来越多应用于人们的生活中，从事着与人们生活息息相关的服务工作，极大地提高和改善了人们的生活质量。
室内智能扫地机器人就是在这种背景下诞生的一种家庭服务机器人。
室内智能扫地机器人的路径规划采用区域充满的规划方法，目标是在设定区域内寻找一条从始点到终点且经过所有可达点的连续路径。
根据建立的扫地机器人平台，提出清扫机器人随机运动路径规划算法。
机器人利用其上安装的红外传感器和摄像头来识别和感知房间环境，机器人开始以螺旋运动方式覆盖房间的空白区域，当遇到障碍物时，启动障碍物应对策略，通过计算机软件仿真和在房间环境中进行实验验证了该算法的有效性。
关键词：扫地机器人，单片机，环境识别，路径规划SWEEPER INTELLIGENT CONTROLSYSTEM DESIGNABSTRACTAt present time,more and more various of service robots are designed and applied to people’s daily life.The application of these robots is promoting the quality of people’s life tremendously as they deal with the works related to people’s life closely.Indoor automatic cleaning robot is one of these service robots developed to help people to carry out the troublesome room cleaning work.The path planning algorithm of Indoor Automatic Cleaning Robot should spread over the room area using the area filling path planning algorithm to find a continuous path from start to end. A random moving path planning algorithm is put forward based on the platform. The cleaning robot identifies the room environment using the infrared transducer and the camera outfitted on its body.Moving in the spiral motion mode with the gradually enlarging radius,the robot begins to explore and clean the blank area.While it encounters obstacles like wall or furniture,it will start the strategy of dealing with obstacles.This algorithm is validated through computer simulation and robot experiment.KEYWORDS:cleaning robot,single chip microcomputer,environment identification,path planning1绪论1.1 引言自动扫地机器人是当今服务机器人领域的研究热点。
从理论和技术上讲，自动扫地机器人比较具体的体现了移动机器人的多项关键技术，具有较强的代表性；从市场上前景讲，自动扫地机器人将大大降低劳动强度，提高劳动效率，适用于宾馆﹑酒店﹑图书馆﹑办公场所和大众家庭。
因此开发自动扫地机器人既具有科研上的挑战性又具有广阔的市场前景。
1.2 研究现状：自从1904年英国人发明了第一台扫地机，至今为止扫地机的发展历史已有近百年。
而后日本、美国、德国、英国等国家就开始了扫地机的批量生产。
目前，国外先进的扫地机都在不断地提高智能水平。
吸扫式小型扫地机是目前国内外应用最为广泛的小型扫地机品种，通常有盘型刷和风机、风管道、吸尘嘴等部分。
盘刷的设置加强了对马路边沟的清扫，增加了清扫宽度。
盘型刷将侧面的垃圾扫到吸尘嘴的工作区域，再由吸尘系统将垃圾吸入机内的垃圾箱。
吸扫式小型扫地机适合于任何道路环境的清扫，对污物、尘土都有很好的清扫效果，工作效率高。
智能化扫地机不仅给企业带来巨大的经济效益，同时也产生了显著的社会效益。
1.2.1 路径规划技术路径规划就是根据机器人所感知到的工作环境信息, 按照某种优化指标, 在起始点和目标点规划出一条与环境障碍无碰撞的路径, 并且实现所需清扫区域的合理的路径覆盖,实质就是扫地机运动过程中的导航和避碰。
1.2.2 多传感器融合技术为了让吸尘机器人正常工作, 必须对机器人位置、姿态、速度和系统内部状态进行监控, 并感知机器人所处工作环境的静态和动态信息, 使得吸尘机器人相应的工作顺序和操作内容能自然地适应工作环境的变化。
吸尘机器人都采用了大量的传感器, 有效地把大量的传感器观测信息融合处理, 使机器人获得最大量的外部环境信息, 运用多传感器融合技术可以提高移动机器人定位、障碍物识别、环境建模、避障的精度。
1.2.3 电源技术移动电源需同时为移动机构提供动力,为控制电路提供稳定的电压,为吸尘操作模块及传感观测模块提供能源等。
电源在放电过程中具备: ①保持恒定的电压; ②内阻小以便快速放电; ③可充电; ④成本低等特点。
依托以上关键技术,可实现以下产品功能:1.自动检测垃圾并对较脏的区域重点清扫2.自动寻找智能充电座回去充电3.定时清扫4.当机器被卡住能自动摆脱5.支持遥控6.边角清扫程序7.不重复清洁、不留死角和楼梯防跌落功能1.3 研究内容：1.3.1 自动返回充电功能启动机器人自动充电模式，它在完成工作后会自动返回充电并进入待机状态。
用户只要打开机器人，剩下的清洁工作就不用担心了。
1.3.2 具有预约定时自动清扫功能可以预约一次和一周内任意预约清扫时间，可以放心上班和出差，也可以自动打扫。
1.3.3 脱困功能可以顺利跳过2CM高的电线等杂物，具有聪明的摆脱困境功能，入遇困境，机器人会自动尝试用各种办法摆脱困境。
1.3.4 防跌落功能在楼梯，会议桌等地方工作也不用担心机器会跌落而造成顺坏及危险，机器人自动感知到危险而避开。
1.3.5 液晶显示屏智能报警提醒智能识别系统能够帮助您判断机器人使用过程中出现的问题，智能识别系统能够自动识别各种异常情况。
1.3.6 灵巧边刷单独的边刷控制边刷高速旋转，将墙角/墙边的垃圾清扫出来并进入尘盒，真正的有效清扫边角灰尘。
1.3.7 解决智能扫地机反复清理一个地方的问题1.4 论文主要完成的工作课题主要完成的工作包括清洁机器人结构设计，驱动电机选择，传感器的选择，控制算法的研究，硬件电路设计和软件编程及试验。
1.4.1 机械结构部分包括机器人构成方案选择、机器人本体机构设计和驱动电机的选择。
1.4.2 避障系统控制方案包括机器人障碍检测系统、定位系统的确定和控制算法的选择。
1.4.3 控制系统硬件部分包括单片机控制系统硬件电路设计、电机驱动电路设计和传感器检测硬件电路设计。
1.4.4 控制系统软件部分包括单片机控制系统的软件设计。
2 单片机2.1 单片机简介常用英文字母的缩写MCU表示单片机，单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。
单片机由运算器，控制器，存储器，输入输出设备构成，相当于一个微型的计算机（最小系统），和计算机相比，单片机缺少了外围设备等。
概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。
它的体积小、质量轻、价格便宜，为学习、应用和开发提供了便利条件。
现代人类生活中所用的几乎每件有电子器件的产品中都会集成有单片机。
手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电子产品中都含有单片机。
汽车上一般配备40多片单片机，复杂的工业控制系统上甚至可能有数百片单片机在同时工作。
2.1.1 硬件特性1、单片机包括CPU、4KB容量的ROM、128 B容量的RAM、 2个16位定时/计数器、4个8位并行口、全双工串口行口、ADC/DAC、SPI、I2C、ISP、IAP。
2、系统结构简单，使用方便，实现模块化；3、单片机可靠性高；4、处理功能强，速度快。
5、低电压，低功耗，便于生产便携式产品6、控制功能强7、环境适应能力强。
2.2 AT89C51单片机本设计以AT89C51单片机作为检测和控制核心。
AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含4KB的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128bytes的随机存取数据存储器（ROM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元。
功能强大AT89C51单片机可提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。
2.2.1 AT89C51主要性能参数1.与MCS-51产品指令系统完全兼容2.有4K字节可重擦写Flash闪速存储器3.有1000次的擦写周期4.全静态操作：0Hz~24MHz5.有128×8字节的内部RAM6.有32个可编程I/O口7.有2个16位定时/计数器8.有6个中断源9.低功率空闲和掉电模式2.2.2 AT89C51功能特性概述AT89C51提供以下标准功能：4K字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O 口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。
同时，AT89C51可将至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。
空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。
掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一个硬件复位。
2.2.3 AT89C51引脚VCC：电源电压GND：接地P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O，也即地址/数据总线复用口。
作输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口写“1”可作为高阻抗输入端用在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。