自动寻迹搬运机器人设计
循迹机器人设计
目录课程设计（论文）任务书 (Ⅰ)课程设计（论文）成绩评定表 (Ⅲ)中文摘要............................................................... .. (VI)1 设计任务描述 (1)1.1 设计题目 (1)1.2 设计要求 (1)1.2.1 设计目的 (1)1.3 基本要求 (1)2 设计思路 (2)3 软件流程图 (3)4 各部分模块设计和选取 (4)4.1 机械结构方案设计 (4)4.1.1 车模结构特点 (4)4.1.2车模转向舵机机械结构的设计 (5)4.1.3电路板 (6)4.2视频信号采集方案 (6)4.2．1采集分析 (6)4.2.2 采集时序 (7)4.2.3 中断分析 (8)5硬件电路系统设计与实现 (10)5.1 硬件电路设计方案 (10)5.2硬件电路的实现 (10)5.2.1 以S12为核心的单片机最小系统 (10)5.2.2 主板 (11)5.2.3 电机驱动电路 (13)5.2.4 摄像头 (13)5.2.5 速度传感器 (13)6 循迹小车软件设计 (15)6.1 路径识别与自适应阈值计算 (15)6.2 抗干扰处理 (15)6.3 算法实现 (16)6.3.1 偏航距离的计算 (16)6.3.2 偏航角度的计算 (16)6.3.3 曲率的计算 (16)6.4 速度PID算法 (16)7 模型车的主要技术参数 (18)8元器件清单 (19)小结 (20)致谢 (21)参考文献 (22)附录A软件流程图................................................ 错误!未定义书签。
1 设计任务描述1.1设计题目循迹机器人设计1.2设计要求1.2.1 设计目的1）了解机器人技术的基本知识以及有关电工电子学、单片机、机械设计、传感器等相关技术。
2）初步掌握机器人的运动学原理、基于智能机器人的控制理论，并应用于机器人的设计中。
循迹机器人控制系统设计
循迹机器人控制系统设计循迹机器人可用于自动导航、物流、清洁等多种场合，其控制系统设计是其操作的关键。
本文将介绍一种循迹机器人控制系统的设计。
一、硬件设计1.电路板设计循迹机器人需要安装多个传感器来检测运动方向，而且要通过电路板将传感器信息传输到控制单元。
因此，将电路板的布局设计在机器人的主控制中心，并且根据传感器位置安装，以保证数据传输的稳定性和准确性。
2.传感器循迹机器人与地面之间会存在一些差异，如线路的颜色、亮度，因此无论使用什么样的传感器都需要调节灵敏度，以便捕捉到信号能力。
使用红外线传感器（Infrared Sensor）可以检测出黑色线路与白色线路之间的差异，而应答传感器（Resistant Sensors）可以将机器人向左或向右侧的移动量控制在合适的位置。
3.电池由于循迹机器人需要大量的能量，所以Batteries应该被设计成高容量和低消耗能量。
Lithium Polymer Battery即为一例，具有较高的能量密度和低电压消耗。
因此，机器人可以保持长时间的运行而不会对电池造成的过度耗损。
二，软件设计1.控制算法循迹机器人的控制算法需要能够控制机器人上下左右的移动，并忽略极其不必要的信息（如噪音）。
其中，控制算法核心为PID（Proportional-Integral-Derivative）控制器。
该控制器使用传感器输入和设定值（循迹线）之间的误差来计算输出，输出将用于控制循迹机器人的制动，方向等。
PID控制器能够准确地调整输出，以使传感器的误差最终收敛到0。
2.编程语言为了实现PID控制器，需要使用一种编程语言来编写循迹机器人的控制程序。
C语言被认为是循迹机器人控制系统中的最佳选择之一，因为它具有高效性、可靠性和能够实现嵌入式系统控制的强大功能。
三、总结循迹机器人控制系统应包括硬件和软件的两个部分，其中硬件包括电路板、传感器和电池，软件包括控制算法和编程语言。
这些组件的设计和实现可以使循迹机器人能够自动寻找路径，并避免一些障碍物，从而实现其无人驾驶的目标。
智能循迹机器人教学设计
智能循迹机器人教学设计一、教学目标（一）知识与技能目标1、学生能够理解智能循迹机器人的工作原理，包括传感器的作用和控制电路的基本原理。
2、学生能够掌握智能循迹机器人的组装方法，包括硬件的连接和机械结构的搭建。
3、学生能够学会编写简单的控制程序，实现机器人的循迹功能。
（二）过程与方法目标1、通过实践操作，培养学生的动手能力和问题解决能力。
2、通过小组合作，培养学生的团队协作精神和沟通能力。
（三）情感态度与价值观目标1、激发学生对机器人技术的兴趣和探索欲望。
2、培养学生的创新意识和实践精神。
二、教学重难点（一）教学重点1、智能循迹机器人的工作原理和硬件组成。
2、传感器的安装与调试。
3、控制程序的编写与调试。
（二）教学难点1、控制程序的逻辑设计和优化。
2、机器人在复杂环境下的循迹稳定性和准确性的提高。
三、教学方法（一）讲授法讲解智能循迹机器人的基本原理、硬件组成和控制程序的编写方法。
（二）演示法通过演示智能循迹机器人的运行过程，让学生直观地了解其工作方式。
（三）实践法学生分组进行机器人的组装、编程和调试，亲身体验机器人的制作过程。
（四）讨论法组织学生进行小组讨论，共同解决在制作过程中遇到的问题。
四、教学准备（一）教学环境计算机教室，具备网络连接和多媒体教学设备。
（二）教学资源1、智能循迹机器人套件，包括传感器、控制板、电机、车轮、导线等。
2、编程软件，如 Arduino IDE 等。
3、教学课件，包括 PPT、视频等。
4、实验记录表和评价表。
五、教学过程（一）导入（5 分钟）展示一段智能循迹机器人在特定轨道上运行的视频，引起学生的兴趣，提问学生机器人是如何实现自动循迹的，从而引出本节课的主题——智能循迹机器人。
（二）知识讲解（15 分钟）1、介绍智能循迹机器人的工作原理智能循迹机器人通常通过传感器检测地面的黑线或其他标记，将检测到的信号传输给控制板，控制板根据信号控制电机的转动，从而实现机器人的前进、后退、转弯等动作。
循迹物料搬运机器人设计毕业设计
平顶山工业职业技术学院毕业设计题目循迹物料搬运机器人设计平顶山工业职业技术学院专科毕业设计（论文）诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）（题目：循迹物料搬运机器人设计）是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。
尽本人所知，除了毕业设计（论文）中特别加以标注引用的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
作者签名：年月日（学号）：循迹物料搬运机器人设计摘要研究的目的、意义、研究方法与内容。
研究的结果与主要结论。
关键词：数控加工，数控仿真，加工环境，帮助文件The development of ……AbstractA new kind sandwich structure(300个单词左右).Key Words：NC machining; NC verification; Machining environment; Help files目录摘要 (ⅰ)Abstract (ⅱ)第一章引言 (1)1.1 XXXXXXXXXXXX (10)1.1.1 XXXXXX (15)第二章 XXXXXXXXX (20)1.2 XXXXXX (20)……第XX章总结与展望 (XX)参考文献 (XX)致谢 (XX)附录 (XX)第一章引言1.1 工业机器人及其发展1.1.1 工业机器人及其操作机由于机器人一词带有“人”字，再加上科幻小说和影视作品的宣传，人们往往把机器人想象成为外貌象人的机电装置。
但事实并非如此。
机器人，特别是工业机器人，与人的外貌毫无相象之处口在国家标准中，工业机器人被定义为：“一种能自动定位控制、可重复编程的、多功能的、多自由度的操作机。
它能搬运材料、零件或操持工具，用以完成各种作业。
”机器人赖以完成各种作业的机械实体(称作操作机或操作器)被定义为：“具有和人手臂相似的动作功能，可在空间抓放物体或进行其他操作的机械装置。
”可见，工业机器人是一机电系统，操作机(器)是它的执行机构，该机构与电子器件密切相关，它的灵活程度和动态性能，直接影响着机器人系统的工作质量。
智能循迹搬运机器人ppt
基于机器学习的路径规划算法优化
2
搬运机器人硬件系统搭建与实验
3
THANK YOU.
系统调试
通过测试和调试来验证系统的正确性和可靠性，包括搬运任 务测试、循迹测试等。
05
实验结果和分析
实验设定和数据收集
实验场地
选择一块长10米，宽5米的平坦场地，场地一端 放置起点，另一端放置终点。
实验设备
智能循迹搬运机器人，具有循迹、避障、搬运等 功能。
数据收集
在实验中收集机器人的运行数据，包括循迹时间 、搬运距离、搬运时间等。
A*算法
最常用的路径规划算法之一，通过评估每个可能的路径，找出最优路径。
Dijkstra算法
适用于没有负权重的图，找出从起点到终点的最短路径。
RRT*算法
适用于解决实时的、在线的路径规划问题，能在复杂环境中找到有效路径。
运动控制技术
PID控制
广泛应用于机器人运动控制中，通过调整比例、 积分和微分参数，实现精确的位置和速度控制。
轨迹跟踪控制
通过预瞄距离和速度，控制机器人按照预定轨迹 运动。
摩擦补偿
考虑地面摩擦力对机器人运动的影响，通过补偿 摩擦力，提高机器人的运动精度。
人工智能技术在智能循迹搬运机器人的应用
深度学习
用于识别环境中的物体和地形，以及预测未来可能发生的情况。
强化学习
用于训练机器人在复杂环境中的决策能力，使其能够自我学习和 优化决策。
02
智能循迹搬运机器人概述
智能循迹搬运机器人的工作原理
01
传感器检测
智能循迹搬运机器人通过装载的传感器检测地面材质、颜色、纹理等
信息，识别并跟踪指定的路径。
02
物联网设计Pi Bot循迹机器人
Pi Bot 循迹机器人循迹机器人是一种能够自动按照给定路线进行移动的机器人，它是一个实现路面探测、障碍检测、信息反馈和自动行驶的技术综合体。
循迹机器人在军事、民用和科学研究等方面已得到了广泛的应用。
例如自动化生产线的物料配送机器人，医院的机器人护士，商场的导游机器人等。
在本课中，我们可以对PiBot 小车进行编程，实现一个自动沿黑线行走的循迹机器人。
一、红外循迹传感器为了实现PiBot 的自动循迹功能，我们应当使用“红外循迹传感器”。
“红外循迹传感器”有两个间距为2cm 的红外探测器，负责发射和接受红外线，利用红外线在不同颜色物体表面具有不同反射强度的特点，在小车行驶过程中不断的向地面发射红外光，当红外光遇到白色纸质地板时发生反射，反射光被装在小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收，小车上的接收管接收不到红外光。
因此，我们利用这种原理来判断外界的颜色是黑色还是白色。
通过循迹让小车能够沿着黑线（粗线或细线）运行，地图如图1所示：1. 学习红外循迹传感器的原理及使用方法；2. 学习黑线轨迹探测的方法和技巧；3. 编程实现能够沿黑线自动运行的机器人。
自动避障车乱跑，一点也不乖，怎么能让它乖乖按照设定的路线运行呢？做一份循迹地图，通过编程命令小车按照地图的规划前进就能轻松实现啦！图1 循迹地图小车循迹运行的基础是检测前方纸片是黑色还是白色。
图2 红外循迹传感器如图2所示，在红外循迹传感器上有1和2两个编号，分别对应了1号探测器和2号探测器，它们能够感知探测器下方区域为黑色还是白色，现在将PiBot放在地图上，让前方的“红外循迹传感器”探头分别对准白色区域和黑色区域，观察1和2号探测器状态指示灯的状态。
（探测器在黑色区域时灯灭，在白色区域时灯亮，如果状态不对，则需要用十字螺丝刀转动电路板上的黑色旋钮来调节探测器的敏感度）。
图3 探测器循迹示意图如图3所示，根据实验的反馈，可以得到结论：当---------小车应该直行；当--------------小车应该左转；当--------------小车应该右转；当------------小车需要停止。
毕业论文设计--自循迹轮式移动机器人的控制系统设计论文
摘要随着社会发展和科技进步，机器人在当前生产生活中得到了越来越广泛的应用。
尤其是一种具有道路记忆功能、使用灵活方便、应用范围较广的轮式移动机器人。
本研究是一种基于瑞萨 H8单片机的自循迹轮式智能车的设计与实现，研究具有人类认知机理的环境感知、信息融合、规划与决策、智能控制等理论与方法，本文所述的智能车控制系统可以分为两个大的子控制系统，它们分别是方向控制系统和速度控制系统。
其核心控制单元为瑞萨公司 H8 系列 8位单片机 H8/3048F-ONE，系统采用反射式红外传感器检测赛道白线，在运行过程中能够识别赛道的不同情况，并能够根据信息反馈即时控制智能车的方向和速度，在预定的路径上进行快速移动。
智能车的设计要达到竞速和巡线的目的，竞速环节主要包括动力提供，速度控制两部分；巡线环节包括路面信息，转向控制两部分。
通过对智能车运动模型的建立与分析，本文详细阐述了方向控制系统与速度控制系统等重要控制系统的实现方法，使智能车能够完整通过直道、弯道、坡道和换道的过程，快速稳定的寻白线行驶。
关键词： H8单片机自循迹运动模型控制系统AbstractWith the social development and scientific and technological progress, Robot in the current production and life has been more widely used. In particular, the wheeled mobile robotis with memory function, used of flexible, wide range of application.This study is based on RenesasH8 MCU wheeled self-tracking design and realization of intelligent vehicle, Research of the theories and methods about environmental perception, information fusion, planning and decision-making and intelligent control which like Mechanism of human cognition. This intelligent vehicle control system described can be divided into two major sub-control system, They are the direction and speed control system. The core control unit for the Renesas H8 series of 8-bit microcontroller H8/3048F-ONE. System uses infrared sensors to detect track reflective white lines, during operation to identify the different circumstances circuit. And according to the feedback control the direction and speed of smart cars real-time. Fast moving on the predetermined path. Intelligent vehicle design to achieve the purpose of racing and the transmission line. Racing links include power provided and Speed control; Transmission line links including road information and steering control. Through the movement modeling and analysis on smart vehicle. This paper describes the direction and speed control system and other important realization. So the intelligent vehicle can through the straight, curved, ramp and lane changing process. Fast and stable searching the white lane.Key words：H8MCU self-tracking motion model control system目录摘要 (I)Abstract (II)绪论 (1)1课题要求及总体设计方案 (2)1.1课题要求 (2)1.2课题主要内容及设计方案 (2)1.2.1课题主要内容 (2)1.2.2总体设计方案 (2)2系统硬件设计及实现 (4)2.1硬件组成及各部分作用 (4)2.2舵机的工作原理及驱动 (5)2.2.1舵机的工作原理 (5)2.2.2舵机的驱动 (6)2.2.3舵机的标定和修正 (7)2.3传感器的工作原理及控制 (8)2.3.1传感器的工作原理 (8)2.3.2传感器的采集及处理 (8)2.4电机的工作原理及驱动 (9)2.4.1电机的选择 (9)2.4.2电机的工作原理 (10)2.4.3电机驱动 (10)2.5车体结构 (11)2.5.1硬件电路板的功能需求分析 (11)2.5.2结构需求分析 (12)2.5.3赛道基本要求 (14)3系统软件设计 (15)3.1智能车的数学模型及其控制算法的实现目标 (16)3.2方向计算算法 (16)3.2.1弯道处理 (16)3.2.2换道处理 (17)3.2.3坡道处理 (17)3.2.4过渡处理部分 (17)3.3方向控制算法 (18)3.4速度控制算法 (20)3.4.1赛道分析 (20)3.4.2行驶策略 (20)3.4.3速度给定算法 (21)3.4.4速度闭环 (21)4智能车调试与注意事项 (22)4.1智能车的硬件调试 (22)4.2系统的软件调试 (22)4.2.1单元调试 (22)4.2.2系统的组装调试 (22)4.2.3系统调试 (22)4.3注意事项 (23)结论 (24)致谢 (25)参考文献 (26)附录 (27)绪论智能机器人具有识别、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，因此能在非特定的环境下作业。
循迹物料搬运机器人设计(毕业论文)
编号南京航空航天大学金城学院毕业设计题目循迹物料搬运机器人设计学生姓名学号系部专业班级指导教师二〇一一年六月南京航空航天大学金城学院本科毕业设计(论文）诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文）(题目：循迹物料搬运机器人设计）是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。
尽本人所知，除了毕业设计（论文)中特别加以标注引用的内容外，本毕业设计（论文)不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
作者签名：年月日(学号）:循迹物料搬运机器人设计摘要研究的目的、意义、研究方法与内容。
研究的结果与主要结论.关键词：数控加工，数控仿真，加工环境，帮助文件The development of ……AbstractA new kind sandwich structure(300个单词左右）.Key Words:NC machining; NC verification；Machining environment; Help files目录摘要 (ⅰ)Abstract (ⅱ)第一章引言 (1)1。
1 XXXXXXXXXXXX (10)1.1。
1 XXXXXX (15)第二章 XXXXXXXXX (20)1.2 XXXXXX (20)……第XX章总结与展望 (XX)参考文献 (XX)致谢 (XX)附录 (XX)第一章引言1。
1 工业机器人及其发展1.1。
1 工业机器人及其操作机由于机器人一词带有“人”字，再加上科幻小说和影视作品的宣传，人们往往把机器人想象成为外貌象人的机电装置。
但事实并非如此.机器人，特别是工业机器人,与人的外貌毫无相象之处口在国家标准中，工业机器人被定义为：“一种能自动定位控制、可重复编程的、多功能的、多自由度的操作机。
它能搬运材料、零件或操持工具，用以完成各种作业。
”机器人赖以完成各种作业的机械实体(称作操作机或操作器)被定义为:“具有和人手臂相似的动作功能，可在空间抓放物体或进行其他操作的机械装置。
自动化仓储系统中的智能搬运机器人设计与优化
自动化仓储系统中的智能搬运机器人设计与优化在现代物流系统中，自动化仓储系统扮演着至关重要的角色。
而在这些系统中，智能搬运机器人的设计与优化尤为重要。
本文将探讨自动化仓储系统中智能搬运机器人的设计原理、优化方法以及未来发展趋势。
一、设计原理智能搬运机器人是自动化仓储系统的核心组成部分之一，其设计原理包括机械结构、感知系统和控制系统三个方面。
1. 机械结构智能搬运机器人的机械结构应具备稳定性和灵活性，能够适应不同类型货物的搬运需求。
常见的机械结构包括轮式、履带式和步行器式等，每种结构都有其适用场景和优缺点。
2. 感知系统感知系统是智能搬运机器人实现自主导航和避障的关键。
通常采用激光雷达、摄像头、红外线传感器等多种传感器，实时获取周围环境信息，并通过算法处理，实现路径规划和障碍物避让。
3. 控制系统智能搬运机器人的控制系统负责指导机器人的运动和动作执行。
控制系统通常由主控制器、运动控制器和执行器组成，其中主控制器负责整体调度和决策，运动控制器负责运动轨迹规划和速度控制，执行器则执行具体的搬运任务。
二、优化方法为提高智能搬运机器人的工作效率和性能，可以从多个方面进行优化。
1. 路径规划优化通过算法优化路径规划，减少机器人在仓库中的行走距离和时间，提高搬运效率。
2. 载重能力优化优化机器人的机械结构和动力系统，提升其承载能力，实现更大规模货物的搬运。
3. 自主导航优化引入深度学习等人工智能技术，提升机器人的自主导航能力，使其能够更准确、更快速地响应环境变化。
4. 能源管理优化优化机器人的能源管理策略，延长其工作时间，提高系统的稳定性和可靠性。
三、未来发展趋势随着人工智能、物联网和自动化技术的不断发展，智能搬运机器人将迎来更广阔的发展空间。
1. 智能化程度提升未来智能搬运机器人将具备更高的智能化水平，能够实现更复杂的任务和更灵活的操控，适应不断变化的仓储环境。
2. 多样化应用场景智能搬运机器人将不仅局限于传统仓储行业，还将应用于工厂生产线、医疗卫生等多个领域，为人们的生产和生活带来便利。
全自动搬运机器人设计
全自动搬运机器人设计简介全自动搬运机器人是一种具有自主导航、定位和搬运功能的机器人。
设计一个高效、安全和稳定的全自动搬运机器人是一个具有挑战性的任务。
本文介绍了全自动搬运机器人的设计要点和关键技术。
设计要点1. 导航系统：全自动搬运机器人需要具备自主导航功能，以便在工作环境中自主移动。
导航系统应包括传感器、定位算法和路径规划算法。
2. 动力系统：全自动搬运机器人需要具备足够的动力以移动和搬运物品。
动力系统应根据工作负载和机器人尺寸进行合理设计。
3. 搬运装置：全自动搬运机器人的搬运装置应具备可靠的抓取和释放功能，并能适应不同类型和尺寸的物品。
4. 安全系统：全自动搬运机器人应具备安全保护功能，以便在工作过程中避免碰撞和伤害。
安全系统可以包括传感器、避障算法和紧急停止装置。
关键技术1. 传感器技术：全自动搬运机器人需要借助各种传感器来获取环境信息，例如激光传感器、摄像头和超声波传感器等。
2. 定位技术：全自动搬运机器人需要准确地定位自身位置，以便进行导航和路径规划。
常用的定位技术包括全球定位系统（GPS）、惯性导航系统和视觉定位技术。
3. 路径规划技术：全自动搬运机器人需要根据目标位置和环境信息进行路径规划，以找到最短和最安全的路径。
常用的路径规划算法包括A*算法和Dijkstra算法等。
4. 控制系统：全自动搬运机器人需要一个可靠的控制系统，以实现导航、定位和搬运功能。
控制系统应能够快速响应和调整机器人行为。
5. 人机交互界面：全自动搬运机器人可以通过人机交互界面与操作员进行交互，例如显示工作状态、接收任务和调整参数。
以上是全自动搬运机器人设计的要点和关键技术，通过合理选择和应用这些要点和技术，可以设计出高效、安全和稳定的全自动搬运机器人。
自动搬运机器人设计总结
自动搬运机器人设计总结一、引言自动搬运机器人是一种能够自主完成物体搬运任务的智能机器人。
它具备感知、决策和执行能力，能够根据环境变化和任务需求进行自主导航和操作，提高工作效率、减少劳动强度和人力资源成本。
本文将对自动搬运机器人的设计进行总结，包括机械结构、感知模块、决策模块、执行模块和控制系统。
二、机械结构自动搬运机器人的机械结构是实现物体搬运的基础，需要具备稳定性、灵活性和高效率。
机械结构设计需要考虑载荷能力、行走能力、转弯能力和障碍物绕行能力。
常见的机械结构包括机械臂、轮式结构和履带结构等。
机械臂能够实现多自由度的操作，适用于需要高精度定位和操作的场景；轮式结构适用于室内平滑地面的场景；履带结构适用于不平坦的室内和室外场景。
机械结构设计还需结合搬运物品的特性，选择适合的夹持装置，如钳子、吸盘或磁性装置。
三、感知模块自动搬运机器人需要通过感知模块获取环境信息，包括地图、障碍物、目标物体和其他机器人等。
常见的感知模块包括激光雷达、摄像头和超声波传感器等。
激光雷达能够提供高精度的环境地图和障碍物检测信息；摄像头能够实时获取环境图像，并通过图像识别和摄像头测距来实现目标物体检测和测量；超声波传感器适用于近距离的障碍物检测和避障。
四、决策模块自动搬运机器人需要具备决策能力，根据环境信息和任务需求制定相应的行动计划。
决策模块的设计需要考虑路径规划、避障策略和协同控制等。
路径规划通过地图和障碍物信息来确定最优路径，常用的算法包括A*算法和Dijkstra算法等；避障策略通过感知模块获取的障碍物信息，采取相应的避障方法，如绕行、停止或避让等；协同控制是指多个自动搬运机器人之间的协调和合作，需要设计相应的协同算法和通信机制。
五、执行模块自动搬运机器人的执行模块用于执行决策模块生成的行动计划，包括动作执行、速度控制和姿态调整等。
动作执行是指机器人根据决策模块生成的指令来执行相应的动作，如抓取、放置和运动等；速度控制是指通过控制执行模块的电机或液压系统来实现机器人的运动速度和加速度控制；姿态调整是指机器人的姿态调整，如机械臂伸缩、转动和倾斜等。
循迹机器人
专业综合实验实验报告项目：自动循迹机器人的设计制作班级：电135班姓名：学号：学期：2016-2017-1一、实验过程记录调试步骤及方法1.1实验过程记录本人在这次实验中负责程序设计及调试工作,本次实验过程主要包括自动循迹机器人数字模型的建立与仿真设计、电路板的焊接、机器人安装与调试四个过程。
1.1.1自动循迹机器人数字模型的建立本次实验的原理主要是通过对机器人的内、外侧电机的控制来实现对机器人速度和行进方向的控制，即通过主控制器对电机的控制来实现本次实验的目的。
为了更好进行硬件设计，我们先建立系统的数学模型，来模拟机器人运动过程中会出现的情况以及定量分析所得到的结果。
本次实验建模我们采用混合法。
实验硬件电路设计中，我们采用的四轮结构，驱动系统采用两轮差速驱动方式，后两个轮主要配合实现速度，前轮主要实现方向的确定，假设两侧车轮的运动方向相同，因而建模中不分前轮后轮，只区分内侧车轮和外侧车轮。
假定左右两个驱动轮与地面之间没有滑动，也没有侧移，只是做纯粹的滚动，则机器人满足钢体运动规律。
仿真软件为MATLAB，实验中建立的数学模型如图1所示，采用一般PID器进行模拟机器人自动循迹的矫正，其中PID参数为：P=200，I=10，D=50，输出口2、5输出机器人内、外轮的理论转速变化曲线，输出口3、6输出应该给电机的PWM波变化波形，输出口4、7输出机器人内、外轮的实际转速的变化曲线，输出口1输出机器人的偏角的变化波形。
图1机器人的数学模型1.1.2仿真设计机器人的数据如下图2所示，机器人的车身宽度为0.15，长度0.22，初始速度为1.3m/s。
利用MATLAB 软件绘制仿真图，利用写字板将全部程序转换成.HEX 文件，载入后就可以进行仿真，使得最终偏角变为0，同时其他六个输出口都会输出相应的波形，由仿真结果可知，当传感器电路检测到当前的位置，将数据传送到单片机，单片机将通过定时器中断函数给两侧驱动电机输出符合实验要求的PWM 波，来控制内、外侧车轮的速度，实现电机的转向控制。
智能寻迹机器人的设计说明书
智能寻迹的设计说明书智能寻迹的设计说明书一、引言1.1 项目介绍1.2 项目背景1.3 项目目标二、需求分析2.1 功能需求2.1.1 寻迹功能需求2.1.2 避障功能需求2.1.3 控制功能需求2.1.4 数据传输功能需求2.2 性能需求2.2.1 寻迹精度需求2.2.2 避障灵敏度需求2.2.3 控制响应速度需求2.2.4 数据传输稳定性需求三、总体设计3.1 架构设计3.1.1 硬件架构设计3.1.2 软件架构设计3.2 硬件设计3.2.1 传感器选择与布局3.2.2 电机与驱动电路设计 3.2.3 控制器选型与接口设计 3.2.4 电源系统设计3.3 软件设计3.3.1 系统初始化设计3.3.2 寻迹算法设计3.3.3 避障算法设计3.3.4 控制算法设计3.3.5 数据传输协议设计四、详细设计4.1 传感器模块设计4.1.1 光线传感器设计4.1.2 障碍物传感器设计4.2 电机与驱动模块设计4.2.1 电机选型与参数选择 4.2.2 驱动电路设计4.3 控制器模块设计4.3.1 控制器选型与参数选择 4.3.2 接口设计与连接方式 4.4 电源系统设计4.4.1 电源选型与参数选择4.4.2 电源管理设计五、实施与测试5.1 硬件实施5.2 软件实施5.3 系统联调测试5.3.1 寻迹功能测试5.3.2 避障功能测试5.3.3 控制功能测试5.3.4 数据传输功能测试六、运维与维护6.1 系统使用说明6.2 故障排除与维修6.3 系统升级与迭代7、附录7.1 结构设计图纸7.2 电路设计图纸7.3 软件源码法律名词及注释：1、版权：指对作品拥有完全控制权的法律概念。
2、专利：指对发明技术拥有独占权的法律文件。
3、商标：指用于区别商品和服务来源的标识，享有独占使用权的法律概念。
课程设计(论文)-循迹机器人设计模板
1 设计任务描述1.1 设计题目：循迹机器人设计1.2 设计目的（1）了解机器人技术的基本知识以及有关电工电子学、单片机、机械设计、传感器等相关技术。
（2）初步掌握机器人的运动学原理、基于智能机器人的控制理论，并应用于机器人的设计中。
（3）通过学习，具体掌握循迹机器人的控制技术，并使机器人能独立执行一定的循迹任务。
1.3 基本要求（1）要求设计一个能循迹(白底黑线或黑底白线，线宽25mm)的机器人；（2）要求设计机器人的行走机构，控制系统、传感器类型的选择及排列布局。
（3）要有循迹的策略（软件流程图）。
1.4发挥部分2 设计思路这次课设我设计的是循迹机器人，自动循迹测距机器人主要由六个模块构成：车体框架、电源、主控模块、逻辑模块、探测模块、电机驱动模块组成。
（1）车体框架。
突出特点为四轮驱动，四轮独立悬挂；（2）MC9S12X128主控制器。
系统采用112脚的MC9S12XS128MAL，该单片机具有ECT模块，2个SPI模块，8路16位计数器，4路外部事件触发中断输入端口，8路PWM，16路10位AD，转换时间约为3us；（3）传感器模块。
光电发射管发射出光，经过赛道的反射回来，由于白色平面和黑线反射光强度不同，不同位置上的光电接收管接收到强弱不同的光，因此可以判断出黑线相对小车的位置。
这种检测的方法明显的优点是检测速度快，检测的方法简单，成本相对低廉。
使用一字线激光器发射强大光线，用13个光敏传感器采集路面信息，将信号反馈给控制单元，由控制单元判别黑线位置以控制车的速度、转向和制动；（4）电机驱动模块和速度控制模块。
根据码盘反馈信号，用MOS管搭建的桥式驱动电路驱动电机的运转状态，形成闭环控制，对电机的速度机型准确快速的调节；（5）转向控制模块。
根据路面信息，准确地控制转向舵机的转角；（6）刹车模块。
使用伺服舵机构成刹车装置，使智能车在转弯时两轮差速，更及时地转向；（7）人机交互模块。
我们使用拨码开关调整智能车的运行参数，并用液晶将车的运行状态显示出来。
循迹物料搬运机器人设计本科毕业设计论文
编号南京航空航天大学金城学院毕业设计题目循迹物料搬运机器人设计学生姓名学号系部专业班级指导教师南京航空航天大学金城学院本科毕业设计（论文）诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）（题目：循迹物料搬运机器人设计）是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。
尽本人所知，除了毕业设计（论文）中特别加以标注引用的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
作者签名：年月日（学号）：毕业设计（论文）报告纸循迹物料搬运机器人设计摘要研究的目的、意义、研究方法与内容。
研究的结果与主要结论。
关键词：数控加工，数控仿真，加工环境，帮助文件毕业设计（论文）报告纸The development of ……AbstractA new kind sandwich structure(300个单词左右).Key Words：NC machining; NC verification; Machining environment; Help files毕业设计（论文）报告纸目录摘要 (ⅰ)Abstract (ⅱ)第一章引言 (1)1.1 XXXXXXXXXXXX (10)1.1.1 XXXXXX (15)第二章 XXXXXXXXX (20)1.2 XXXXXX (20)……第XX章总结与展望 (XX)参考文献 (XX)致谢 (XX)附录 (XX)毕业设计（论文）报告纸第一章引言1.1 工业机器人及其发展1.1.1 工业机器人及其操作机由于机器人一词带有“人”字，再加上科幻小说和影视作品的宣传，人们往往把机器人想象成为外貌象人的机电装置。
但事实并非如此。
机器人，特别是工业机器人，与人的外貌毫无相象之处口在国家标准中，工业机器人被定义为：“一种能自动定位控制、可重复编程的、多功能的、多自由度的操作机。
它能搬运材料、零件或操持工具，用以完成各种作业。
”机器人赖以完成各种作业的机械实体(称作操作机或操作器)被定义为：“具有和人手臂相似的动作功能，可在空间抓放物体或进行其他操作的机械装置。
(完整版)搬运机器人设计
搬运机器人设计班级：姓名：学号：搬运机器人能够模仿人手部的部分动作，按照设定的程序、轨迹和要求，代替人工在高温和危险的作业区进行单调持久的作业，实现一些人工不可能完成的工作，这不仅可以使人手避免出现可能的危险情况，保障生产安全，还能促进工作线的流水化，提高了工作效率，降低了劳动强度，改善了劳动环境，已经成为现代制造业中不可或缺的一种自动化装置。
本机器人用于生产线上工件的自动搬运，下图为机器人动作示意图，机械手按下述顺序周而复始地工作：根据对机器人的工艺过程及控制要求分析，机械手的动作过程如图所示：一、搬运机械手总体结构设计（1）该机器人采用圆柱坐标型，具有三个自由度，即手臂的伸长、缩短，手臂的上升、下降和整体旋转。
（2）该机器人采用液压驱动，其具有体积小、质量轻、结构紧凑、传动平稳、操作简单、安全、经济、易于实现过载保护且液压元件能够自行润滑等一系列优点。
（3）在控制方式选择上，由于其功能只是在两个传送带之间搬移工件，运动简单，控制要求不高，因此采用点位控制方式。
（4）此搬运机器人是在两个工作台之间搬运工件，其动作比较简单，选用电位器进行定位。
（5）此机器人应用于自动生产线上，因此，它应该能够按照控制程序自动运行,即具有自动运行模式。
二、搬运机械手机械结构设计1、机身设计因为圆柱坐标式机器人把回转与升降两个自由度归属于机身，所以设计回转与升降机身，选用旋转液压缸与升降液压缸单独驱动的回转型机身，如图1所示，升降液压缸在上，旋转液压缸在下。
2、臂部设计采用双导向杆的臂部伸缩结构。
缸体直接固定在升降立柱上，活塞杆与两根导向杆连接一起组成伸缩臂，由于活塞杆与导向杆全部藏在缸体内，油管也从活塞杆内部通过，其特点是结构紧凑，外观整洁。
结构如图2所示。
3、手部腕部设计因为工件的形状为圆柱形，所以带“V”型钳口的手爪，本次设计的搬运机器人手爪采用滑槽杠杆式结构，夹紧缸采用单作用弹簧复位式结构，杠杆端部固定安装着圆柱销，当拉杆向上拉时，圆柱销就在两个钳爪的滑槽中移动，带动钳爪绕两支点回转，夹紧工件；拉杆向下推时，使钳爪松开工件。
毕业设计(论文)循迹物料搬运机器人设计
（1）手部 手部又称末端执行器，是工业机器人直接进行工作的部分，可以是各种夹持器。有时人 们也常把渚如电焊枪、油漆喷头等划作机器人的手部。 （2）腕部 腕部与手部相连， 通常有3个自由度， 多为轮系结构， 主要功用是带动手部完成预定姿态， 是操作机中结构最为复杂的部分。
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作者签名： （学号） ：
年 月 日
毕业设计（论文）报告纸
循迹物料搬运机器人设计
摘 要
研究的目的、意义、研究方法与内容。 研究的结果与主要结论。
关键词：数控加工，数控仿真，加工环境，帮助文件
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毕业设计（论文）报告纸
The development of ……
Abstract
A new kind sandwich structure(300 个单词左右).
Abstract........................................................................................................................................ ⅱ 第一章 引 言............................................................................................................................1
1.2 XXXXXX............................................................................................................................ 20 …… 第 XX 章 总结与展望................................................................................................................XX
寻迹机器人设计
寻迹机器人设计在当今科技迅速发展的时代，机器人技术已经成为了一个热门的研究领域。
其中，寻迹机器人作为一种能够自动沿着特定轨迹行进的智能设备，在工业生产、物流运输、科学探索等众多领域都有着广泛的应用前景。
接下来，让我们深入探讨一下寻迹机器人的设计。
寻迹机器人的设计目标通常是能够准确、稳定地沿着给定的轨迹移动，并能够适应不同的环境和任务需求。
为了实现这一目标，我们需要从多个方面进行考虑和设计。
首先是传感器的选择。
传感器就像是机器人的“眼睛”，能够感知周围环境和轨迹信息。
常见的用于寻迹的传感器有光电传感器、灰度传感器、摄像头等。
光电传感器通过检测光线的反射来判断轨迹，其优点是响应速度快、精度较高，但对环境光的变化比较敏感。
灰度传感器则通过检测地面的灰度差异来识别轨迹，具有较好的环境适应性，但精度相对较低。
而摄像头可以获取更丰富的图像信息，但处理图像数据的计算量较大，对硬件要求较高。
在实际设计中，需要根据具体的应用场景和要求选择合适的传感器。
其次是控制系统的设计。
控制系统是机器人的“大脑”，负责接收传感器的信号，并根据预设的算法和逻辑控制电机的运动，从而实现寻迹功能。
常见的控制系统有单片机（如 Arduino、STM32 等）和微控制器（如 PLC）。
单片机具有成本低、开发灵活等优点，适合小型寻迹机器人的设计。
微控制器则具有更高的稳定性和可靠性，适用于工业级的寻迹机器人。
在控制系统的设计中，需要考虑算法的优化，以提高机器人的响应速度和控制精度。
例如，可以采用 PID 控制算法来实现对电机速度和位置的精确控制。
电机的选择和驱动也是至关重要的一环。
电机是机器人的“动力源”，直接影响着机器人的运动性能。
常见的电机有直流电机和步进电机。
直流电机具有转速高、扭矩大的特点，但控制精度相对较低。
步进电机则可以实现精确的角度控制，但转速相对较低。
在寻迹机器人中，通常会根据实际需求选择合适的电机，并通过电机驱动模块（如L298N 等）来控制电机的正反转和转速。
循迹机器人设计
循迹设计正文：1、引言循迹是一种能够自动识别并跟随特定路径的，其应用广泛，包括工业自动化、仓储物流、环境监测等领域。
本文档将详细介绍循迹的设计要点和相关技术，以供参考和实践。
2、设计目标循迹的设计目标是能够准确识别并跟随特定路径，具备较高的稳定性和精度。
以下是设计中需要考虑的几个关键要点：2.1 传感器选择：选择适用的传感器，如红外传感器、激光传感器等，用于检测路线、障碍物等信息。
2.2 控制系统设计：设计合理的控制系统，能够根据传感器信息自动调整的行进方向和速度。
2.3 电力系统设计：选择适当的电池供电系统，能够满足的长时间工作需求。
2.4 机械结构设计：设计稳定且适用于特定环境的机械结构，包括车轮、底盘等部件。
3、硬件设计3.1 传感器选择与布局：根据设计要求选择合适的传感器，并合理布局在的正面、侧面等位置。
3.2 控制系统设计：选择合适的控制器和电路板，设计和搭建相应的硬件控制系统。
3.3 电力系统设计：选择适当容量的电池作为能源供应，设计并搭建相应的电池管理系统。
3.4 机械结构设计：根据实际需求，设计稳定且适用的机械结构，包括底盘、轮子等。
4、软件设计4.1 路径识别算法：设计合理的路径识别算法，根据传感器输出的数据判断当前所在的位置和方向。
4.2 控制算法设计：设计合适的控制算法，根据路径识别结果调整的行进方向和速度。
4.3 通信模块设计：如果需要与其他设备进行通信，设计相应的通信模块和协议。
4.4 用户界面设计：设计友好的用户界面，可以监控和控制循迹的运行状态。
5、测试与优化5.1 功能测试：测试循迹是否能够准确识别路径、跟随路径并避开障碍物。
5.2 性能测试：测试的行进速度、稳定性等性能指标。
5.3 优化改进：根据测试结果进行改进，优化算法和系统设计。
附件：本文档涉及附件包括：电路图、机械结构设计图纸等。
附件1：电路图：pdf附件2：机械结构设计图纸：dwg法律名词及注释：1、知识产权：指专利权、商标权、著作权等法律规定的对知识的排他性控制权。
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摘要从第一台机器人诞生至今，机器人的制造和发展已走过了半个多世纪的历程，全球工业机器人的装机量已超过百万台，形成了一个巨大的机器人产业。
同时，非制造业用机器人近几年也发展迅速，并逐步向实用化发展。
机器人的制造水平、控制速度和控制精度、可靠性等不断提高，而机器人的制造成本和价格却不断下降。
机器人产业的潜力非常巨大，值得强调的是，“机器人产业”应该是“机器人技术”产业，或者叫机器人产业。
正如IT产业不仅限于PC一样，机器人产业也包括所有与机器人技术相关的产业，在产业化大背景的驱动下，不久以后，未来机器人的发展水平将会得到飞跃性的提升。
机器人工程技术与人性化技术的共同发展，使得更多的机器人“德才兼备”，它们将会像人们想象中的机器人那样更接近于人类。
目前已经比较成熟的机器人研究领域，使得科学家的研究方向不再像90年代初期那样随波逐流，更多创意化的设计理念被融入到了机器人的研究和制造中。
在未来高精度的产业机器人，高感知能力的家用机器人，以及虚拟仿真技术的研究型机器人将会逐步融入到人类社会的方方面面。
也许在未来的某一天，在大街上密布的机器人大军将不再是科幻作品中的镜头。
究竟机器人能有怎样的发展呢，下面就和大家一起来展望机器人技术的未来。
在当今社会中，机器人已被广泛的运用到每一个领域，如建筑、医疗、采矿、核能、农牧渔业、航空航天、水下作业、救火、环境卫生、教育、娱乐、办公、家用等方面，有时它在极其恶劣的条件下工作，做某些单调、频繁和重复的长时间作业，它不仅给人们留下了良好的工作条件，而且给社会带来了巨大的财富。
关键词: 机器人机构制动装置AbstractBirth date from the first robot, robot manufacturing and development has gone through the course of half a century, the global installed base of industrial robots have been more than a million units to form a giant robot industry. Meanwhile, the non-manufacturing industry has developed rapidly in recent years, robots, and gradually to practical development. Robot manufacturing level, control the speed and control accuracy, reliability continue to improve the robot's manufacturing costs and prices have been declining. Huge potential in the robotics industry, is worth emphasizing that, "the robotics industry" should be "robot technology" industries, or call the robotics industry. As the IT industry is not only limited to the PC like robots and robot industry also includes all technology-related industries in the industry, driven by the background of the near future, the future level of development of the robot will be a leap of improvement.Robot Engineering Technology and the common development of human technology, making more robots "ability and political integrity," they would be like people think of robots as closer to human beings. Is now relatively mature field of robotics,making the research of scientists no longer the early 90s as drift, more creative design concepts are integrated into the research and manufacture of robots.High-precision industrial robots in the future, high perception of domestic robots, and virtual simulation technology for robots will be gradually integrated into all aspects of human society. Perhaps someday in the future, in the street will no longer clouds the robot army of the lens of science fiction works. What kind of development of the robot can have it, and everyone will work together following outlook for robot technology in the future.In today's society, robots have been widely applied to every area, such as construction, medical, mining, nuclear energy, agriculture and animal husbandry fishery, aerospace, underwater operations, fire, sanitation, education, entertainment, office, home, etc. side, sometimes it is working under extremely harsh conditions, do certain monotony, frequent and repetitive for a long time job, which not only left people with good working conditions, and has brought great wealth.Key words：robot mechanism Brake目录第1章绪论 (1)1.1 自动寻迹搬运机器人机器人概述 (3)1.2 自动寻迹搬运机器人机器人的历史、现状 (4)1.3 自动寻迹搬运机器人机器人的发展趋势 (5)第2章自动寻迹搬运机器人机器人机械手的设计 (5)2.1自由度及关节 (6)2.2 基座及连杆 (7)2.2.1 基座 (8)2.2.2 大臂 (9)2.2.3 小臂 (10)2.3 机械手的设计 (12)2.4 驱动方式 (13)2.5 传动方式 (14)2.6 制动器 (15)第3章控制系统硬件 (16)3.1 控制系统模式的选择 (17)3.2 控制系统的搭建 (18)3.2.1 工控机 (19)3.2.2 数据采集卡 (20)3.2.3 伺服放大器 (21)3.2.4 端子板 (22)3.2.5电位器及其标定 (22)3.2.6电源 (23)第4章控制系统软件 (24)4.1预期的功能 (25)4.2 实现方法 (26)4.2.1实时显示各个关节角及运动范围控制 (26)4.2.2直流电机的伺服控制 (27)4.2.3电机的自锁 (28)4.2.4示教编程及在线修改程序 (29)4.2.5设置参考点及回参考点 (30)第5章总结 (32)5.1 所完成的工作 (33)5.2 设计经验 (35)5.3 误差分析 (36)5.4 可以继续探索的方向 (40)致谢 (41)参考文献 (42)第1章绪论1.1 自动寻迹搬运机器人机器人概述搬运机器人不但能够代替人的某些功能,有时还能超过人的体力能力.可以24小时甚至更长时间连续重复运转;还可以承受各种恶劣环境. 因此,搬运机器人是人体局部功能的延长和发展. 21世纪是敏捷制造的时代,搬运机器人在敏捷制造系统中应用广泛. 这种机器入作为柔性制造单元中最重要的柔性工具之一,它可以安装在中央刀库中.实现刀具交换;也可以安装在夹具站,实现夹具的交插或移动机床主轴箱体.虽然使用搬运机器人可以减少随行工作台和托盘的动作,使得制造业自动化系统中的物料,运储子系统更加灵活,但是一般工业搬运机器人只是固定在基座上的操作臂,只能在特定的工作空间内执行操作任务,这明显是对柔性制造单元柔性产生的限制. 分析制造业自动化系统的物料,运储子系统的构成可知,这一子系统一般由毛坯与刀具准备工作站,传送带,有轨小车,自动导向小车,自动化仓库,搬运机器人,托盘站等组成.传输带主要是从传统的机械式自动线发展而来的,现在应用仍较普遍,可靠性,高制造成本低是其主要优点. 运输小车的结构变化发展很快,形式也多式多样.大体上可以分为无轨和有轨两大类.有轨小车有的采用地轨,像火车的轨道一样.也有的采用无轨,或称高架轨道,即是把运输小车吊在两条高架轨道上移动.无轨小车, 又因为它的导向方法的不同,而分为有线导向,磁性导向,激光导向和无线电遥控等多种形式.自动物流系统的发展初期,多采用传送带及有轨小车,随着控制技术的成熟,采用自动导向的无轨小车越来越多. 自动导向小车主要是指将导向轨道理设在地面之下,由小车自动识别轨道的位置并按照中央计算机的指令在相应的轨道上运行的无轨小车.这种自动导向小车系统主要由运输小车,地板设备及系统控制器等三部分组成,本身具有较高的柔性,只要改变一下导向程序就可以很容易地改变修『E和扩充移动路线. 无论搬运机器人操作臂还是自动导向小车,功能太过单一.不利于自动化系统的集成,且两种设备的缺陷已经很难通过自身的改进来弥补.而如果将搬运机器人加载到自动导向小车上,或者说是将减少了机械自由度数目同时缩短了连杆长度的串联机构操作臂加载在移动载体上,则会减少物料,运储子系统的工作环节,增加这一子系统的流畅程度,提高制造业自动化系统的灵活性.执行机构机器人控制系统驱动-传动系统手部腕部臂部腰部基座部（固定或移动）电、液或气驱动装置单关节伺服控制器关节协调及其它信息交换计算机图1-1 自动寻迹搬运机器人机器人的一般组成对于现代智能自动寻迹搬运机器人机器人而言，还具有智能系统，主要是感觉装置、视觉装置和语言识别装置等。