基于单片机智能机器人控制系统研究设计
基于单片机控制的智能机器人系统设计
对于感 觉要 素 ，控制 系统要 通过 各种传 感器 和辅 助设 备实现对 人体五官 的模 拟ｌ］思考要素是 这 ３ 】。 － ２ 个要 素的关键 ，也是 人们要 赋予 机器人 的必 备要 素 ， 括判断 、 包 逻辑分 析 、 理解等 ， 这些 功能 的实现 则需要复杂算 法和信息处理 融合的共 同作 用 。 在 研究 中 ， 器人 的“ 机 大脑 ” 用 单 片机 控制 采 系统 。本文介 绍 了控 制 系统 与 系统各个 执行模 块 之间 的端 口连接 。 并简述 了单片机 的控制策 略 。文
大 ） 达 到驱 动继 电器控 制 电机 的 强度 ， 而 完成 ， 从
单 片机会发 出控制 信号 ，使机器 人 随机停 下一条 腿， 当单 片机端子 接收 到信号 出现交 替 （ 即两 块挡 片 交替时 ， 明校 正成功 ， 出校正 。图 ４为 挡 片 表 退 光耦校 正系统 电路 图［ ７ １ 。
Ｉ ＇１
● １… … ， ｌ ｕ ｕ
触觉 模 块
地 面 探 测
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显示 模 块
识 。一 般说来 ， 智能 机器人 应该满 足 ３ 要素 ： 个 感 觉性 、 运动性 和思考性 。这 ３个功能 的实 现是靠智 能机器人 的 “ 大脑 ” —— 控制 系统实 现 的 。控制 系 统在运 动 中要 对移 动机构 实现 实时控制 ，这 种控 制不仅包 括位 置控制 ， 的甚至要 包括 力度控 制 。 有
１ 智 能机 器 人 系统 机 构
基 于单 片机 控制 的智能机 器人 控制 系统结 构
如图 ｌ 示 。 所
驱 动 电路
ＭＣ 单 片 机 Ｕ１
“ 机器人 ” 从此 ， ． 人们 便打 开了一扇 广 阔明亮 的大 门 ： 们可 以不用继 续人工 操作危 险任 务 ， 人 不用 重
(完整版)基于单片机控制的双足行走机器人的设计
基于单片机控制的双足行走机器人设计摘要：21世纪机器人发展日新月异，从传统的履带式机器人到如今的双足行走机器人，机器人的应用范围越来越广。
本系统以单片机（STC89c52）为系统的中央控制器，以单片机（STC12c5410ad）为舵机控制模块。
将中央控制器与舵机控制器，舵机，各类传感设备及受控部件等有机结合，构成整个双足行走机器人，达到行走、做动作的目的。
单片机中央控制器与舵机控制器以串口通信方式实现。
系统的硬件设计中，对主要硬件舵机控制器和STC89C52单片机及其外围电路进行了详细的讲述。
硬件包括舵机控制器，STC12C5410AD 单片机，按键，各种传感器和数据采集与处理单元。
软件包括单片机初始化、主程序、信号采集中断程序、通过串口通讯的接收和发送程序。
论文的最后部分以双足行走机器人为基础，结合传感器，外围控制设备组成控制系统，并给出了此系统应用领域的一些探讨和研究。
关键词：单片机；舵机控制； STC12C5410ADBipedal robot design based on MCUAbstract：In the 21st century robot development changes with each passing day, from the traditional crawler robot to now bipedal robot, the robot's application scope is more and more widely.This system by single chip microcomputer (STC89c52) as the central controller in the system, STC12c5410ad MCU as the steering gear control module. The central controller and the servo controller, Steering gear, all kinds of sensing and control components such as organic combination, make up the whole bipedal robot, the purpose of to walk, do the action.Single chip microcomputer central controller and the servo controller to realize serial communication way.System hardware design, the main hardware servo controller and STC89C52 single-chip microcomputer and peripheral circuit in detail. Hardware including servo controller, STC12C5410AD micro controller, buttons, all kinds of sensor and data acquisition and processing unit. Software includes MCU initialization, the main program, and interrupts program signal collection, through a serial port communication to send and receive procedures. The last part of the paper on the basis of bipedal robot, combined with the sensor, the peripheral control device of control system, this system is also given some discussions and research in the field of application.Keywords：MCU; Servo Control; STC12C5410AD目录第一章绪论 (5)1.1课题背景 (5)1.2课题研究的目的及意义 (6)1.3系统设计主要任务 (7)第二章系统方案设计 (8)2.1机器人自由度选择 (8)2.2机器人结构的设计 (8)2.3驱动方案选型 (8)2.4系统总体设计 (9)第三章系统硬件电路设计 (10)3.1单片机控制模块 (6)3.2 舵机控制模块 (11)3.3 传感器模块电路设计 (12)3.4按键电路设计 (12)3.5机器人电源及通信系统设计 (13)第四章系统软件设计 (15)4.1程序流程图 (15)4.2控制流程图 (16)4.3动作数据采集 (16)4.4数据库的建立 (17)第五章系统整机调试及功能测试 (18)5.1舵机控制控制模块调试 (18)5.2舵机调试 (18)5.3红外传感设备调试 (19)5.4按键测试 (19)5.5整机调试 (19)第六章设计总结及技术展望 (20)参考文献 (21)附录 (21)第一章绪论1.1 课题背景1920年捷克斯洛伐克作家卡佩克写了一本小说叫《罗萨姆的机器人万能公司》。
基于STM32的负压爬壁机器人控制系统设计
通过数据分析和处理，发现控制系统在气压和距离传感器的精度、电磁阀的 控制精度和响应速度方面仍存在一定局限性。未来可以针对这些不足之处进行优 化和改进，以提高机器人的性能。
结论与展望
本次演示设计了一种基于STM32的负压爬壁机器人控制系统，实现了机器人 在垂直表面上的稳定攀爬。虽然取得了一定的成果，但仍存在一定的局限性。未 来研究方向可包括：提高传感器精度、优化控制算法、改进电磁阀控制方式和增 强机械结构稳定性等方面。可以进一步拓展机器人的应用场景，如：在建筑行业 进行高空作业、在狭窄空间进行探测等。相信在不断的研究与改进下，负压爬壁 机器人的应用前景将愈发广阔。
5、机器人根据控制信号实现攀 爬、移动等功能。
技术难点包括： 1、气压和距离传感器的精度和稳定性； 2、控制算法的优化，以提高机器人的稳定性和效率；
3、电磁阀的控制精度和响应速度； 4、机械结构的设计和加工精度，以保证机器人的吸附负压爬壁机器人控制系统中发挥着核心作用。本次演示选用 STM32F103C8T6单片机，该单片机具有丰富的外设接口和运算能力，适合用于复 杂控制系统。
负压爬壁机器人工作原理
负压爬壁机器人利用气压差产生吸附力，实现在垂直表面上的攀爬。具体实 现方案如下：
1、机器人通过真空吸盘吸附在垂直表面上；
2、气泵开始工作，产生负压，使机器人吸附在垂直表面上； 3、传感器监测气压和距离信息，将数据传送给STM32单片机；
4、STM32单片机根据控制算法处理数据，调节电磁阀，控制气泵的工作状态；
感谢观看
控制系统设计
负压爬壁机器人的控制系统主要由STM32单片机、传感器模块、电源模块、 气泵模块、电磁阀模块和机械结构模块等组成。STM32单片机作为控制系统的核 心，负责处理各种传感器信号、执行控制算法、驱动电磁阀等工作。
基于单片机的工业机器人控制器设计
基于单片机的工业机器人控制器设计摘要：随着工业自动化的不断发展，工业机器人在生产领域的应用越来越广泛。
而工业机器人的控制系统是整个系统的关键部分，其中单片机作为控制器的核心部件起着至关重要的作用。
本文主要介绍了一种基于单片机的工业机器人控制器设计方案，以及相关的硬件和软件设计。
设计方案中采用了先进的单片机芯片作为控制器的核心，结合相关外围模块和传感器实现了工业机器人在生产中的各项功能。
在软件设计方面，通过对控制算法的优化和相关模块的编程实现了工业机器人的精确控制和复杂任务的执行。
该设计方案在实际应用中具有较高的可靠性和灵活性，能够满足不同生产场景下的工业机器人控制需求。
1.引言工业机器人是指在工业生产中用于替代人工完成物料搬运、零部件装配、焊接、喷涂等工作的自动化设备。
随着工业化程度的不断提升，工业机器人的应用范围逐渐扩大，已经成为现代工业生产不可或缺的一部分。
工业机器人的控制系统是其核心部分，决定了机器人的性能和功能，而单片机作为控制器的核心部件，其设计质量和性能对整个系统的稳定性和可靠性具有重要影响。
2.1 控制器选型在工业机器人控制器的设计中，单片机的选型是至关重要的。
对于工业机器人来说，其控制系统需要具备高性能、高可靠性和较大的扩展性，因此在选用控制器的时候需要考虑这些因素。
本设计方案中选用了一款性能较为优异的32位单片机芯片作为控制器的核心，该芯片具备较高的运算速度和较大的存储空间，同时支持多种外设接口和通信接口，可以满足工业机器人在生产中的各项需求。
2.2 外围模块设计除了单片机芯片之外，工业机器人控制器还需要配备各种外围模块，包括驱动模块、传感器模块、通信模块等。
驱动模块用于控制机器人的各个执行机构，需要提供足够的功率和精确的控制能力；传感器模块用于获取机器人在生产中的各项参数，如位置、速度、力等；通信模块则用于和上位机或其他设备进行数据交换和控制指令的传输。
在本设计方案中，针对不同的外围模块，设计了相应的电路和接口，确保其能够和单片机芯片进行稳定可靠的通信和数据交换。
基于单片机简易智能机器人设计
基于单片机的简易智能机器人设计中图分类号:tp242 文献标识:a 文章编号:1009-4202(2010)09-234-02摘要随着微电子技术的不断发展,微处理器的集成程度越来越高,单片机将计算机技术与控制技术融合起来,可研制出一些具有特殊功能的简易智能机器人。
本设计提出一种简易机器人的设计,采用51单片机为控制核心,控制电机运行的速度和方向,从而实现寻迹和避障功能,电路结构简单,可靠性能高。
关键词单片机机器人寻迹避障机器人技术作为20世纪人类最伟大的发明之一,自60年代初问世以来,经历50年的发展已取得长足的进步。
目前全世界机器人的保有量超过100万台,并以每年10万台的速度在增长。
机器人以从单一的工业应用发展到许多领域:如军用、探险、医疗、服务等工业机器人已成为制造业中不可少的核心装备,与人们并肩在各条生产线上。
特种机器人作为机器人家族的后起之秀,而且正以飞快的速度向实用化迈进。
随着微电子技术和半导体技术的进步,单片机的应用已渗透到各个领域,如各种设备的自动控制、智能机器人、智能家居、智能仪器仪表、医疗器械、交通信号控制、汽车电子控制、导弹导航、智能武器等。
据报道:20世纪90年代初期,美国家庭平均拥有64个单片机,到2000年该拥有量已增至226个。
可见单片机的应用前景广泛。
由单片机组建的简易机器人结构相对简单,价格便宜。
一般分为控制与机械两大部分。
机械包括机体结构、动力装置、传动机构和执行机构等;控制包括单片机系统及其软件、传感器及其电路、控制驱动电路等。
本设计提出一种简易机器人的设计,主体机械部分设计成小车的模型,控制部分采用51单片机为控制核心,通过外加传感器检测路面信息,利用脉宽调制技术控制电机的转向和转速,实现避障和寻迹功能,电路结构简单,可靠性能高。
p0口用于数码管显示,p1口用于电动机的pwm驱动控制,p2,p3口用于传感器的数据采集与中断控制。
这样做的优点是:充分利用了单片机的内部资源,降低了总体设计的成本。
基于单片机的智能防疫消杀机器人的设计
基于单片机的智能防疫消杀机器人的设计一、本文概述随着全球范围内新冠疫情的爆发和持续，防疫消杀工作成为了抗击疫情的重要手段。
传统的消杀方式，如人工喷洒消毒液，存在效率低下、安全性难以保障、人力资源浪费等问题。
为了解决这些问题，本文提出了一种基于单片机的智能防疫消杀机器人的设计方案。
该方案结合了单片机技术、传感器技术、自动控制技术和消毒技术，旨在实现自主导航、智能感知、精准消杀等功能，以提高防疫消杀工作的效率和安全性。
本文将详细介绍该智能防疫消杀机器人的硬件组成、软件设计、控制策略和实现方法。
我们将分析机器人的整体架构和核心硬件部件，包括单片机选型、传感器配置、消毒装置等。
我们将探讨机器人的软件设计思路，包括程序框架、算法选择、控制逻辑等。
接着，我们将详细介绍机器人的控制策略，如何实现自主导航、环境感知、目标识别、路径规划等功能。
我们将通过实验验证机器人的性能和稳定性，并讨论该方案在实际防疫消杀工作中的应用前景和潜在价值。
本文旨在提供一种基于单片机的智能防疫消杀机器人的设计方案，以期为疫情防控工作提供新的技术支撑和解决方案。
通过该方案的应用，可以大大提高防疫消杀工作的效率和安全性，降低人力资源的浪费和交叉感染的风险，为抗击疫情贡献一份力量。
二、智能防疫消杀机器人的需求分析消杀效率需求：消杀工作需要高效完成，特别是在公共场所和疫情严重区域。
智能防疫消杀机器人需具备快速、均匀的喷洒能力，以及覆盖面积广的特点，以确保在短时间内完成大面积的消杀工作。
自主导航与避障能力：机器人应具备良好的自主导航能力，能在不同的环境中进行路径规划，避开障碍物，实现无人监管下的自主工作。
这对于提高机器人的使用灵活性和适用范围至关重要。
智能识别与适应能力：智能防疫消杀机器人应能识别不同的环境和物体，根据环境特点调整消杀策略，如对不同材质的表面采用不同的消杀方式和强度，确保消杀效果的同时减少资源浪费。
远程控制与监控能力：机器人应支持远程操作，允许操作人员通过控制平台进行任务设定、路径规划、工作状态监控等，以提高操作的便捷性和安全性。
单片机在机器人运动控制中的应用研究
单片机在机器人运动控制中的应用研究随着现代科技的不断发展，机器人技术取得了飞速的进步，被广泛应用于生产制造、医疗保健、安全监测等领域，并逐渐成为现代社会发展的重要组成部分。
机器人的运动控制是实现机器人自主行动最重要的基础。
而单片机是机器人运动控制中不可或缺的芯片，在机器人的运动控制中有着广泛的应用。
一、单片机的基本概念单片机是指在一个芯片上集成了中央处理器、内存、输入输出端口和各种外设等功能模块，完整实现了一个微型计算机的功能。
单片机具有成本低、功能丰富、易于程序编写与控制等优点，因此被广泛应用于各种电子产品中。
常见的单片机包括51单片机、STM32单片机等。
二、单片机在机器人运动控制中的应用1、机器人的控制系统机器人控制系统由控制器、传感器、运动控制装置、执行器和人机交互接口等组成。
其中，运动控制装置是机器人实现自主运动的关键设备，而单片机是其中最为重要的计算设备。
单片机通过预设程序，将各种传感数据转化为具体的控制指令，控制机械臂和自主车辆等设备完成特定的动作。
2、运动控制器的设计单片机可以用作机器人运动控制系统的主控芯片，通过编写相应的程序，实现运动轨迹控制、速度调节、位置伺服、反馈调节、系统监控等功能。
在机器人运动过程中，单片机可以对各种传感器收集到的信息进行数据处理，调整运动器件的状态和姿态，精确控制机器人的运动轨迹，实现高精度的运动控制。
3、机器人的定位技术单片机可以通过机器人的定位技术，将机器人放置在特定的位置对物体进行观测或采集数据。
机器人的定位通常通过全局定位和局部定位两种方式实现，其原理是通过传感器采集周围环境的信息，结合运动状态和运动规划，计算机器人的位置和姿态信息。
单片机可以通过这种方式，将机器人准确地定位到需要测量或采集数据的地方。
4、机器人的导航技术机器人的导航技术是指机器人在特定环境中的自主导航能力。
单片机可以用作机器人导航系统的控制核心。
通过预设程序，单片机可以准确计算机器人在特定环境中的位置和姿态信息，实现自主导航功能。
基于单片机简易机器人的设计与实现
基于单片机简易机器人的设计与实现近些年，机器人科技的发展及其在实际生活中的应用受到了广泛关注，它不仅给人们带来了便利，也为社会发展和各行各业都带来了许多可能性与机遇。
随着人们对智能机器人技术的更深入研究，各类机器人已经成为当今社会中越来越受欢迎的一部分，人们也更加渴望了解和学习如何构建机器人。
基于单片机简易机器人的设计与实现是一项有趣又有意义的研究，这也是一个吸引人的领域。
其中的基本概念是利用计算机的思想设计一个机器人，它能够根据输入信号做出反应，控制电机或其他设备以及运行一些特定的任务。
本文将重点讨论利用单片机简易机器人的设计和实现。
首先，介绍机器人基本原理。
机器人是一个电子计算机系统，它可以从环境中获取信息，然后根据这些信息做出响应。
在最简单的情况下，一个机器人可以根据输入信号来控制一个电机，让它转动或移动到某一位置。
但是，机器人的设计并不仅仅是简单的控制电机，还需要设计各种功能模块，例如传感器模块、控制算法模块，与单片机的结合；还需要协调传感器和电机的输入和输出才能实现简单机器人的功能。
其次，介绍如何使用单片机来控制简易机器人。
单片机是一种微处理器，它是由一个小型的芯片组成的电子系统，专门用于统一控制和处理电子系统的计算任务，如控制电机，执行自动化控制等。
因此，我们可以使用单片机结合各类传感器和电机，将简易机器人的功能得以实现。
最后，介绍如何实现可编程机器人。
首先，需要安装操作系统，如Windows或Linux等，使用该操作系统中的应用软件与单片机结合控制和运行机器人。
其次，需要准备一个软件开发环境，例如C语言、C++等，使用该软件开发环境可以编写出控制机器人的程序，以实现不同的任务。
最后，将上述程序烧录到单片机，让其去控制机器人，实现可编程机器人的功能。
综上所述，基于单片机简易机器人的设计与实现是一项有趣又有意义的研究，它的核心思想是利用计算机的思想设计一个机器人。
利用单片机结合传感器和电机，可以控制机器人，实现某些特定任务。
单片机控制的无人机导航系统设计
单片机控制的无人机导航系统设计无人机作为现代机器人技术的重要分支，已经成为了各个领域中最常见的一种工具。
在无人机的发展历程中，控制系统的重要性一直被重视。
其中，单片机作为控制系统的核心控制器，已经广泛地应用于无人机中，成为无人机控制系统中不可或缺的一部分。
本文将介绍一种基于单片机的无人机导航系统的设计方案，包括硬件和软件方面的设计。
一、硬件设计1、传感器模块设计在无人机导航系统中，传感器模块是实现导航定位的关键部分。
基于单片机的无人机导航系统需要使用多种传感器来获取系统所需的各种数据，如加速度、陀螺仪、磁力计、气压计等。
这些传感器需要能够实时采集并将数据传输给单片机控制器。
2、驱动模块设计作为无人机的动力系统，电机和电调是实现无人机飞行控制的重要部分。
基于单片机的无人机导航系统需要使用电调将单片机发送的PWM信号转换为电机的电压和电流控制电机的转速。
此外，在设计驱动模块时还需考虑电机的型号和叶片的设计，以确保系统的稳定性和可靠性。
3、通信模块设计基于单片机的无人机导航系统需要实现与地面控制器的通信功能。
通信模块通常采用无线模块，如蓝牙、WiFi、ZigBee等，以实现实时数据传输、飞行模式切换、控制指令下发等功能。
二、软件设计1、数据处理模块设计在基于单片机的无人机导航系统中，数据处理模块是完成无人机定位、姿态控制等功能的核心部分。
数据处理模块通常包括IMU数据融合、PID算法、滤波算法、姿态解算、航迹规划等子模块。
其中，IMU数据融合是将多种类传感器的数据进行融合，以获取机体的角度、位置等信息；PID算法是根据机体的角度误差进行调节的控制算法；滤波算法可以对传感器数据进行预处理，消除噪声干扰和低频漂移；姿态解算是根据融合后的数据确定无人机的姿态状态，进而通过PID算法对其进行控制；航迹规划则是将无人机的参考轨迹转化为控制指令，实现无人机飞行路径的控制和规划。
2、用户界面设计基于单片机的无人机导航系统需要实现用户界面设计。
基于AT89S52单片机的智能循迹机器人的设计
Ｋｅ ｗｏ ｄ ＡＴ ９ ５ Ｃ ｙ ｒｓ ８ Ｓ ２ Ｓ Ｍ ｉｆａｅ ｅｅ ｉ ｇ Ｐ ｎｒ ｒ ｄ ｄ ｔｅｎ ＷＭ ｓ ｔ ｉｐａ ｔ ｅｄ ｓ ｌｙ ａ
Ｃ Ｕ和在系统可编程存储器 ， Ｐ 使得 桶 ９５ Ｓ２成为众多嵌入式
片机 ， 其主要性 能为 ： Ｍ Ｓ一５ 与 Ｃ １系列单 片机产 品兼容 ，Ｋ ８ 字节在系统可编程 Ｆ Ａ Ｈ存储器 ， ００次擦写周期 ， ＬＳ １０ 全静态 操作 ： ３ Ｍ ｚ３级 加 密程 序存 储 器 ，２个可 编程 ＩＯ 口 ０— ３ Ｈ ， ３ ／ 线 ， 个 １ 位 定时器／ ３ ６ 计数器 ， 个 中断源， ８ 全双工 Ｕ Ｒ Ａ Ｔ串行 通道 ， 低功耗空闲和掉电模式 ， 电后 中断可唤醒 ， 掉 看门狗定
众所周知 ， 工业机器人是一种仿 人操作 ， 自动控制 ， 可重 复编程 ， 能在三维空间完成各 种作业 的机 电一体化 自动化生 产设备 。它不是在简单意义上代替人工的劳动 ， 而是综合 了
人 的特 长 和 机 器特 长 的 一 种 拟 人 的 电 子 机 械 装 置 。既 有 人
棚 ９ ５ 片 机 是 Ａｍ ｌ 司 生 产 的 ８位 在 线 可 编 程 单 Ｓ２单 ｔｅ公
时 器 ， 数 据 指 针 ， 电标 识 符 。 双 掉 功 能 特 性 描 述 ： ９ ５ Ａ Ｓ２是 一 种 低 功 耗 、 性 能 Ｃ Ｏ ８ 高 Ｍ Ｓ
对环境状态的快速反应和分析判断能力 ， 又有 机器可长 时间
持续工作 、 精度高 、 抗恶劣环境 的能力 。在安全领域 ， 器人 机
基于单片机控制的机器人的设计
指向角 ，光轴 ， 波 长，辉度等性能指标。红 外接 收管可用上述光电二极管或三极管 。 红外元件所接收的信号 ， 根据 隋况的需
要 ，要进行模拟一 数字量 的转换 ，因此 需要
ＭＤ转换 的过程首先 向 Ｐ ｏ 和Ｐ ２ 端口 输
脉 冲启动 Ａ ／ Ｄ转换 ， 把 内部转换的数据送往
单片机 ，为 了提高 数据处 理速度 和控 制精 度 ，本次设计采用并 口技术 。
总路线 ， 当Ｅ Ｏ Ｃ由低变高时数据转换结换结
束。
制电路 ； 中层板是驱动及检测板 ，放置电机 驱动线路及红外检测线路 ；底层板是电源 与
电机板 ，放置两路 电源 ，两套电机及减速 系
算法设计要解决 的重要 问题。然而笔者查阅
存放灰度传感器
的数值 ，
ｕ ｃ ｈ ａ ｒ ｉ ｃ ｌ ａ ｔ ａ ２ ］ ； ， ・ 存放最原始灰度
不大，必且场地尺寸有限 ， 可选用小型直流
伺服 电机 ，可 用 电枢 电压作 为速度控 制信 号， 但 必须加装减速箱 以适应低转速和大扭 矩的应用环境 。 发 出红 外光 的足球 意 味着机 器人 必须
倒 ，用集成度较 高的 ８ ０ ５ １ 单片机为核 ｌ 心来设计电路，并应用 Ｃ语 言实现软件的编程。
关键词 ：单片机 ；８ ０ ５ １ ；Ｃ语 言；足球机 器人
１总体介绍 该足球机器人主要具有 以下功能 ： 无线 数字接收 、电动驱动 及调速 、 红外检测 、 障 碍、 智能协调控 制等。 采取 了双层 Ｐ Ｃ Ｂ板结 构，各部件通过屏障电缆连接 ， 金 属框架结
科 技创 新
基于STM32单片机的智能搬运机器人设计
设计制作数码世界 P .102基于STM32 单片机的智能搬运机器人设计杨正乐 任小强 于岗 河南理工大学摘要：伴随着人工智能的发展，机器人被广泛的运用到生产生活的各个方面。
本文设计了一种基于STM32F103单片机的物料搬运机器人，通过颜色传感器识别不同颜色的物块然后将其搬运到固定区域的设计方案。
关键词：单片机 颜色识别 物块抓取 电机控制智能搬运机器人配有多种传感器，可以精确识别路径、物块颜色以及对物块的抓取，对不同的场地有较好的适应能力。
其通过灰度传感器识别路线，自动选择最优路径定位物块以及指定存放点的位置。
使用颜色传感器识别物块颜色，利用数字舵机精确控制机械爪抓取物块。
一、控制系统设计1.系统组成此系统采用STM32F103单片机为控制核心，使用颜色传感器进行物块颜色识别、灰度传感器识别路径自动选取最优路径、数字舵机精确控制机械爪的运动、步进电机提供动力源可以实现精准定位。
整个控制系统组成如下：图1 控制系统组成图2.硬件设计系统硬件主要是有以下几个部分组成，单片机主控模块、电源模块、稳压模块、颜色传感器模块、步进电机驱动模块、数字舵机等。
2.1单片机控制板STM32F103系列使用高性能的ARM Cortex TM -M3 32位的RISC 内核，工作频率为72MHz，内置高速存储器(高达128K 字节的闪存和20K 字节的SRAM)，丰富的增强I/O 端口和联接到两条APB 总线的外设。
所有型号的器件都包含2个12位的ADC、3个通用16位定时器和1个PWM 定时器，还包含标准和先进的通信接口：多达2个I 2 C 接口和SPI 接口、3个USART 接口、一个USB 接口和一个CAN 接口。
2.2颜色传感器颜色传感器使用的是TCS230模块，TCS230是美国 TAOS 公司生产的一种可编程彩色光到频率的转换器。
该传感器具有分辨率高、可编程的颜色选择与输出定标、单电源供电等特点。
输出为数字量，可直接与微处理器连接。
基于单片机的机械手控制系统研究
基于单片机的机械手控制系统研究一、内容简述机械手控制系统硬件设计：本研究将选用一片单片机作为控制核心，设计相应的硬件电路，包括单片机最小系统、传感器模块、驱动电路等。
机械手控制系统软件设计：本研究将通过编写相应的程序来实现机械手控制系统的各项功能，包括位置控制、速度控制、力控等方面。
机械手控制系统的实现：根据硬件设计和软件编程，搭建完整的机械手控制系统，并进行调试与优化。
机械手控制系统的应用：本研究将对所设计的机械手控制系统进行实际应用，验证其在不同工况下的性能和稳定性。
1. 机械手控制的重要性随着科技的飞速发展，现代工业生产逐渐向自动化、智能化方向转变。
在这个过程中，机械手作为实现自动化生产的重要设备之一，其控制系统的研究具有非常重要的意义。
本文将就《基于单片机的机械手控制系统研究》这一题目展开讨论，其中我将重点阐述机械手控制的重要性。
机械手作为一种能够模仿人类手臂功能的产品，在现代制造业中扮演着日益重要的角色。
随着生产效率要求的不断提高，传统的机械手控制系统已经难以满足复杂多变的作业需求。
基于单片机的机械手控制系统研究显得尤为重要。
单片机作为一种高性能、低成本的嵌入式处理器，具有可靠性高、体积小、易于编程等特点，在工业控制领域得到了广泛应用。
将单片机应用于机械手控制系统中，可以实现复杂的轨迹控制、力度控制和多任务调度等功能，从而提高机械手的整体性能和作业效率。
节省系统资源：单片机内部资源有限，而基于单片机的机械手控制系统可以通过优化代码设计和采用高效算法，降低对系统资源的占用。
这不仅提高了系统的运行速度，还有助于降低成本和提高可靠性。
实时性强：基于单片机的机械手控制系统可以实时采集和处理各种传感器数据，实现对机械手运动的精确控制。
这对于需要快速响应和精确控制的作业场景尤为重要，如装配、焊接等。
易于拓展性好：由于单片机具有丰富的接口资源和可扩展性，基于单片机的机械手控制系统可以根据实际需求进行功能扩展和升级。
单片机中的智能机器人设计
单片机中的智能机器人设计现代科技的迅速发展使得智能机器人成为了人们生活中的一部分。
而其中，单片机在智能机器人设计中起着至关重要的作用。
本文将就单片机中的智能机器人设计进行探讨。
一、智能机器人的定义及应用领域智能机器人是指具有自主学习、感知环境、处理信息、执行任务等能力的机器人系统。
其应用领域广泛，包括工业制造、家庭服务、医疗协助等。
二、单片机在智能机器人设计中的作用1. 控制中枢：单片机作为机器人的核心控制部件，负责接收传感器信号、进行数据处理和决策，并控制执行机构完成相应任务。
2. 传感器接口：单片机通过接口与各种传感器进行通信，实时获取环境信息，如温度、光线、声音等。
3. 通信功能：单片机还可以通过网络或无线通信模块与其他设备或系统进行数据交换和远程控制。
4. 节能优化：由于单片机本身功耗较低，可以在智能机器人设计中实现节能优化，延长机器人的工作时间。
三、智能机器人的基本组成智能机器人一般由硬件和软件两部分组成。
1. 硬件部分：包括机械结构、传感器、执行机构等。
机械结构通常由机械臂、底盘等组成，传感器可以是摄像头、红外感应器、声音传感器等，执行机构可以是电机、伺服驱动器等。
2. 软件部分：主要由单片机代码组成，包括控制算法、感知与决策算法等。
代码通过单片机进行编译、下载和运行。
四、单片机选型及开发平台选择在智能机器人设计中，单片机的选型至关重要。
合适的单片机应具备较高的运算速度、较大的存储容量和丰富的外设接口。
常见的单片机选型包括STC单片机、Arduino、Raspberry Pi等。
开发平台方面，可以选择基于C语言的IDE环境，如Keil、IAR等，或者使用Arduino、Raspberry Pi提供的开发环境。
五、智能机器人功能模块设计在智能机器人设计中，需要考虑到不同的功能模块。
以下是几个常见的模块：1. 语音识别模块：通过语音识别算法，实现机器人能够听懂人类的指令，并做出相应的反应。
基于单片机的工业机器人控制器设计
基于单片机的工业机器人控制器设计工业机器人在现代制造业中起到了越来越重要的作用，它们可以承担重复性高、精度要求高、劳动强度大的工作任务，提高了生产效率和产品质量。
而机器人的控制系统起着至关重要的作用，决定着机器人的性能和工作效果。
基于单片机的工业机器人控制器能够实现机器人的精确控制和灵活运动，因此在工业机器人的控制系统中得到了广泛应用。
基于单片机的工业机器人控制器包括硬件系统和软件系统两个部分。
硬件系统主要由控制器主板、电源模块、传感器模块、执行器模块和通信接口模块等组成。
控制器主板是整个控制系统的核心，用于控制机器人的运动和动作。
电源模块为控制系统提供电力供应，保证控制器的正常工作。
传感器模块用于检测机器人和环境的状态，将检测到的信号传输到主板进行处理。
执行器模块用于控制机器人的运动，将主板发送的指令转化为机器人的动作。
通信接口模块用于和上位机或其他设备进行通信，实现控制系统的远程监控和远程操作。
软件系统是控制器的控制核心，包括运动控制算法、路径规划算法和安全监测算法等。
运动控制算法用于控制机器人的运动，根据输入的指令调节机器人的姿态和速度，实现机器人的精确控制。
路径规划算法用于规划机器人的运动路径，根据任务要求和环境条件，确定机器人的最优运动路径，提高机器人的运动效率。
安全监测算法用于监测机器人和环境的状态，当机器人或环境出现异常情况时，及时采取安全措施，保证工作环境的安全。
基于单片机的工业机器人控制器设计需要考虑以下几个方面。
需要选择适合的单片机型号和开发平台，确保控制器具有足够的计算能力和扩展性。
需要设计合理的硬件电路，保证控制器的稳定性和可靠性。
采用电源模块和传感器模块时，需要选择合适的电源和传感器，并进行合理的电路布局和连接。
需要选择合适的控制算法和路径规划算法，根据机器人的功能要求和工作环境，确定适合的控制策略和规划方案。
需要进行整体系统的测试和调试，验证控制器的性能和可靠性，并根据实际情况进行必要的优化和改进。
基于单片机设计的简易智能机器人
基于单片机设计的简易智能机器人智能机器人是指能够模仿或执行人类行为的机器人。
现如今，随着技术的发展和进步，智能机器人的应用范围越来越广泛。
本文将介绍基于单片机设计的简易智能机器人。
为了实现智能机器人的功能，我们需要使用单片机作为智能机器人的核心控制器。
单片机是一种集成电路，具有处理和控制数字信息的能力。
我们可以根据机器人的不同需求选择适合的单片机，如Arduino、Raspberry Pi等。
下面，我们将以Arduino为例，介绍基于单片机设计的简易智能机器人。
一、硬件设计：1.机械结构：智能机器人的机械结构可以采用机械臂、轮式底盘等不同形式。
根据机器人的应用场景和功能需求，选择适合的机械结构。
2.传感器模块：智能机器人需要传感器模块来获取环境信息。
常用的传感器模块包括超声波传感器、红外线传感器、摄像头等。
传感器模块可以通过串口或I2C等方式与单片机进行通信。
3.电机驱动：机器人需要电机来驱动机械结构的运动。
电机驱动模块可以控制电机的速度和方向。
常用的电机驱动模块有直流驱动模块和步进驱动模块。
4.电源模块：为了让机器人能够正常运行，需要提供电源。
电源模块可以选择锂电池、电池组等不同形式，以满足机器人的功耗需求。
二、软件设计：1. 控制算法：智能机器人的控制算法可以通过编程实现。
我们可以使用Arduino IDE等开发环境，采用C/C++等编程语言来编写机器人的控制程序。
控制程序可以根据传感器获取的数据，计算出机器人的运动方向和行为。
2.通信协议：为了实现与外界的信息交互，可以为智能机器人添加无线通信模块。
无线通信模块可以选择蓝牙模块、WiFi模块等，以便机器人可以与智能设备、服务器等进行通信。
3. 视觉识别：智能机器人可以通过摄像头模块获取图像信息，并进行图像处理和分析。
我们可以使用OpenCV等图像处理库，实现机器人的视觉识别功能，如颜色识别、人脸识别等。
4.人机交互：为了与人类进行交互，智能机器人可以搭配显示屏、喇叭等模块。
毕业论文（设计）基于单片机的智能清洁机器人的设计
1.2 研究意义
随着智能机器人的发展和科研技术的进步，清洁机器人的智能程度也越来越高。智能 化技术的发展速度越来越快，智能化也是未来社会的发展方向。作为现代智能化方向里一 项先进发明，智能清洁机器人已经和人们生产生活的联系越来越密切。
I
The design of intelligent cleaning robot
Abstract
In recent years, with the development of intelligent robots and the technological progress. The cleaning robot is more and more intelligent,and intelligent is the sign of the development of cleaning robot.As the development trend of modern intelligent robot，it has become the research direction of designers.At the same time, intelligent cleaning robot is direction of development in the future.
Keywords: Intelligent cleaning robot, MCU , obstacle avoidance, infrared, vacuum cleaner
基于单片机设计的简易智能机器人
基于单片机设计的简易智能机器人引言随着微电子技术的不断进展，微处理器芯片的集成程度越来越高，单片机已能够在一块芯片上同时集成CPU、储备器、定时器／计数器、并行和串行接口、看门狗、前置放大器、A／D转换器、D／A转换器等多种电路，这就专门容易将运算机技术与测量操纵技术结合，组成智能化测量操纵系统。
这种技术促使机器人技术也有了突飞猛进的进展，目前人们差不多完全能够设计并制造出具有某些专门功能的简易智能机器人。
1 设计思想与总体方案1.1 简易智能机器人的设计思想本机器人能在任意区域内沿引导线行走，自动绕障，在有光源引导的条件下能沿光源行走。
同时，能检测埋在地下的金属片，发出声光指示信息，并能实时储备、显示检测到的断点数目以及各断点至起跑线间的距离，最后能停在指定地点，显示出整个运行过程的时刻。
本设计以AT89C5l单片机作为检测和操纵核心。
采纳红外光电传感器检测路面黑线及障碍物，使用金属传感器检测路面下金属铁片，应用光电码盘测距，用光敏电阻检测、判定车库位置，利用PWM(脉宽调制)技术动态操纵电动机的转动方向和转速。
通过软件编程实现机器人行进、绕障、停止的精确操纵以及检测数据的储备、显示。
通过对电路的优化组合，能够最大限度地利用51单片机的全部资源。
P0口用于数码管显示，P1口用于电动机的PWM驱动操纵，P2，P3口用于传感器的数据采集与中断操纵。
如此做的优点是：充分利用了单片机的内部资源，降低了总体设计的成本。
该方案总体方案见图1。
系统的硬件组成及设计原理此系统的硬件部分由单片机单元、传感器单元、电源单元、声光报警单元、键盘输入单元、电机操纵单元和显示单元组成，如图2所示。
2．1 单片机单元本系统采纳AT89C51单片机作为中央处理器。
其要紧任务是扫描键盘输入的信号启动机器人，在机器人行走过程中不断读取传感器采集到的数据，将得到的数据进行处理后，依照不同的情形产生占空比不同的PWM脉冲来操纵电机，同时将相关数据送显示单元动态显示，产生声光报警信号。
基于APM单片机的智能机器人设计
Sheji yu Fe*xi・设计与分析基于APM单片机的智能机器人设计苗莉(兰州交通大学博文学院机电工程系，甘肃兰州730000)摘要:我国已进入老龄化社会，空巢老人和独居老人的养老问题成为了社会关注的热点。
据此设计了一款基于APM单片机的智能辅助机器人，该机器人具有无人驾驶功能，能自主规划路线，帮助老人在小区周边收取快递，购买简单的生活。
关键词:APM单片机;智能机器人;无人驾驶;飞扌0引言据统计，截至2017年底我国约17.3%的人口年龄超过60岁，共计2.41亿人。
有关部门估计，我国将于2025步入超老龄社会,有将近3亿人的龄60。
养老成为我的问题一。
，我快，化进快，在计划生的，小型化，空巢老人和独居老人，据有关部门计，2020年我空巢老人和独居老人的将1.18亿人。
此，文门空巢老人和独居老人的养老问题，设计了一款功能强大的辅助机器人。
1机器人功能无人驾驶:将GPS系，在的辅助下，机器人已规的路线行驶点，［个驶的主点，无人工。
功能无人驾驶将定地点，在机器人自和系统的辅助下，用商类。
系将选择的商品送入存储箱，认无误后会自动扫描提供的二维码进在线支付。
通上述功能，机器人能自主规达快递点或商店的合理路线，帮助老人购买商或取快递，给老人的日常生活带来极大的便。
2机器人结构设计从整体来看，机器人呈子弹和圆柱体结合的流线构，机器人动的阻力比较小。
如1(a)所示,在机器人部安装，能为和极大的便，机器人拍的片更清晰，能帮助选择适合自身的商类，便的完成在线支付。
如1(b)所示，机器人机身呈圆柱体，有助于提高存储空间的率。
如1(c)所示，拆卸式存储箱的装配式抽拉式往复动，清理和维修机器人更便利，极大便了存取货物的工。
如图P d)所示，机器人的体装配满足人性化设计要求，外形优美。
3无人驾驶功能设计机器人主要通过APM单片机实现GPS定位和其他控制功基金项目：甘肃省教育厅项目“创新教育理念下独立院校工科应用型人养的"(2018B-082)(a)机器人头部(b)机器人身体(c)存储箱(d)机器人总体结构图1机器人结构设计能。
基于单片机的关节机器人控制系统设计
基于单片机的关节机器人控制系统设计一、引言关节机器人是一种能够模拟人类关节运动并执行各种任务的机器人。
随着科技的发展，关节机器人在制造业、医疗、军事等领域得到了广泛的应用。
本文将基于单片机设计一个关节机器人控制系统，实现机械臂的精确控制。
二、控制系统的设计1.系统硬件设计：本系统采用单片机作为控制核心，根据控制需求，可以选择合适的型号，例如ATmega16或STM32F4等。
单片机通过与电机驱动器相连接，实现对机械臂关节的精确控制。
同时，系统还需要配备传感器模块，例如位置传感器、力传感器等，用于感知机械臂当前状态。
2.系统软件设计：系统软件主要包括两方面的内容：控制算法和人机界面。
控制算法：关节机器人的控制算法一般采用逆运动学算法或正运动学算法。
逆运动学算法可以根据目标位置计算每个关节的角度，从而实现控制。
正运动学算法则通过给定关节角度，计算机械臂末端的位置。
在控制系统设计中，可以选择逆运动学算法。
人机界面：人机界面是指用户与控制系统进行交互的界面，可以通过显示器、键盘、按钮等设备实现。
用户可以通过人机界面输入机械臂运动的目标位置，或者选择预设的任务模式。
同时，运行时，人机界面可以实时显示机械臂的运动状态和传感器数据。
三、系统设计流程1.确定控制需求：首先，需明确机械臂的控制需求，包括运动轨迹、运动速度等等。
这将决定系统所需的控制算法和传感器模块。
2.硬件设计：根据控制需求，设计硬件电路，包括单片机、电机驱动器、传感器等等。
确保硬件电路的稳定可靠，能够满足系统的控制需求。
3.软件设计：根据控制算法，编写相应的控制程序。
程序可以分为初始化程序、目标位置输入程序、控制算法程序、传感器数据读取程序等等。
4.人机界面设计：设计人机界面，包括显示器界面、按键等。
可以使用LCD显示技术，实时显示机械臂的状态。
5.测试与调试：完成软硬件的搭建后，需要进行测试与调试。
首先，对控制系统进行逐个模块的测试，确保各个模块的功能正常。
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引言
单片机技术作为自动控制技术的核心之一，被广泛应用于工业控制、智能仪器、机电产品、家用电器等领域。
随着微电子技术的迅速发展，单片机功能也越来越强大，本设计基于单片机技术、红外技术完成智能机器人控制系统设计。
智能机器人研究在当前机器人研究领域具有十分突出的地位, 其显著的特点是具有环境感知、判断决策、人机交互等功能[1]。
本智能机器人系统主要实现了步行、跟踪、避障、步伐调整、语音、声控、液晶显示，地面探测等功能。
在遇到外界条件发生变化时，该机器人将采取不同的措施对待，较好地表现出该机器人的思考能力。
1 智能机器人简介
1.1 系统框图
该智能机器人控制系统采用两片AT89C51[2]控制，一片单片机MCU1用于整个系统的控制，另一片单片机MCU2用于驱动液晶屏LCM1602工作，它们之间通过I/O口通讯，以实现两片单片机共同工作的相互协调控制。
系统框图[3]如图1所示。
图1 机器人控制系统结构图
设计中，MCU1的P1.0、P1.3分别接触觉传感器，P1.6-P1.7接视觉红外传感器，P2.0-P2.4口控制继电器驱动电路，P2.5口接地面探测传感器，P2.6-P2.7接步伐校正光耦器，P3.0-P3.5接I SD25120语音芯片。
1.2 实现功能
机器人在移动过程中，会发出语音提示：“目标搜索中”，同时液晶显示：“Target is in searchi ng”；前进过程中发现目标，语音提示：“发现目标”；液晶显示：“Find object”，机器人自动向该目标转向；对准目标后，语音提示：“锁定目标”，液晶显示：“Lock it”，同时机器人向目标继续前进；如机器人撞上目标，语音提示：“前方有障碍物”，液晶显示：“Obstacles impending”，机器人根据触角碰撞的先后顺序，向该相反的方向转角约100度，继续前进；当前方地面出现断层，语音提示：“危险，前方地面有断层”，液晶显示：“Warning，fault ahead”，同时机器人会向后退几步，转向后继续前进；如果机器人在转向过程中，步伐错乱，便会自动执行步伐调整程序，以校正步伐。
2 系统设计
2.1 驱动电路
要想让机器人有稳定行走能力，需要选择稳定的电动机驱动系统。
本设计利用三极管放大作用对单片机I/O口电流进行放大，驱动继电器控制电动机转动。
且不会对输入电流有任何影响，完全可以给电动机提供大电流，保证电路工作稳定。
电动机驱动电路采用两个NPN管对单片机AT89C51的I/O口输出电流信号放大，利用电阻R 19、R20作为三极管基极进行保护。
当单片机I/O口有信号输出时，该电流经电阻后送入第一级三极管基极，使第一级三极管导通，导通电流经电阻送入第二个三极管基极，进一步放大电流，以达到继电器驱动电流。
根据计算，送入继电器的电流是经过两极放大电路放大了约β2倍，9014在此做开关作用。
经过两级放大后驱动继电器。
如图2所示。
图2 电机驱动电路原理图
每个继电器相当于一个单刀双掷开关，由此，两个单刀双掷开关，组成电动机正反转控制电路，实现机器人前进、后退动作。
2.2 视觉电路
在此设计中，我们仅要求机器人发现并跟踪目标，不需要识别目标。
因此采用最常用的红外线反射传感器来作为机器人的视觉功能，检测机器人前方是否有目标。
该功能的实现采用的是两个型号为TX05D的红外线反射传感器[4]。
TX05D常用的红外反射式接近开关，它内部有一红外线发射管和一红外线接收管。
发射管发出红外线，如果其正前方没有物体，那么接收管接收不到红外线反馈信号。
当前方出现物体时，红外线信号经过物体被反射了回来，这时接收管接收到信号，向单片机发出高电平信号，以告知单片机其前方出现障碍物。
两个红外线传感器安装在机器人前方的两侧，在机器人工作时，两个传感器始终向外发射红外线探测信号，当其中一个传感器接收到反馈信号时，便向单片机发出高电平信号，告知单片机该方向发现目标，单片机经过判断后，控制电动机向该方向转向，以实现跟踪功能。
当两个传感器都感应到目标时，机器人便向着目标直着前进，直到撞上目标。
2.3 步伐调整电路
当机器人在前进过程中，如果电机转速不一致或者在转向过程中打乱了步伐，这时便会启动步伐调整功能，该功能是利用两个光耦来完成的。
在机器人腿部，装有两片通过光耦的挡片，当机器人正常行走时，挡片会交替的打开和关闭光耦。
如果两个光耦的状态始终不相同。
那么就说明该机器人步伐正常。
当光耦状态出现相同时，说明机器人步伐错乱，需要校正步伐。
这时便会随机停下一条“腿”，等另一条“腿”走在合适位置，即光耦状态相反时，再作出同步前进。
电路如图3所示。
2.4显示电路
本功能主要实现了人机交互的视觉平台。
本设计采用LCM1602液晶显示模块，该模块是最常用的英文显示模块，它内部含有英文字库，使用方便，价格便宜。
液晶显示功能是配合语音功能共同使用的附加功能，它的作用就是可以显示当前的状态，以实现机器人的人机交互显示功能。
LCM1602是一种16字×2行的字符型液晶模块[5]，主要有总线连接方式和模拟口连接方式。
本设计采用的是模拟口连接方式，它和前者相比，电路更加简洁。
在该电路中，P1口给显示屏输送数据，P3.0到P3.2则控制向该显示屏读写数据的状态。
VL管脚过1K电阻接地，作用是限制液晶显示的色度深浅。
BLA和BLK则是背光灯电源接口。
电路如图4所示。
图片看不清楚？请点击这里查看原图（大图）。
图4 显示电路原理图
设计中，P2口则是用于与MCU1通讯，它始终监控着MCU1的状态，以保持显示内容和语音同步。
2.5 语言电路
为了确保操作的无误性，运用声音进行第二重提示，本系统用到的ISD25120语音芯片是美国ISD公司生产的高保真录放一体化的单片固态语音集成电路，录放时间为120秒，可运行多段信息处理，可反复录音十万次[6]，并且ISD25120使用时不需要考虑如何驱动语音芯片，只需要直接用51控制该语音电路的触发时间，播放出事先录好的声音文件，以实现机器人说话这个功能。
电路如图5所示。
图5 语音电路原理图
2.6 亚超声接收电路
机器人上面装有一个亚超声接收模块，当接收到外部的亚超声，机器人会做出停止和运行动作，以实现机器人的听觉功能。
该部分的实现采用了成品的亚超声接收板，在设计中，将其输出的信号经过光电开关转换成可以触发单片机I/O口的低电平开关信号，以告知单片机目前亚超声开关的状态。
电路如下图6所示。
图6 亚超声接收电路原理图
3 总结
本机器人系统设计在一定程度上模拟了人类的视觉、触觉、听觉、语音及简单的思考能力，又在一定程度上实现了一个机器人最基本的人机交互显示功能，但新的需求和任务也对机器人的性能提出了更高的要求[7]。
本系统利用双单片机通讯较好地处理了各传感器之间的协调问题，以及传感器之间的优先响应问题。