基于51单片机类人机器人智能巡线的设计与实现

毕业设计指导课

基于51单片机类人机器人智能巡线的设计与实

现

摘要：针对类人机器人如何在规定的赛道上实现智能巡线行走的问题，提出采用利用灰度传感器识别赛道，并以51单片机为核心对机器人编程控制的方法，实现该类人机器人通过识别白色光敏带赛道，遇到转弯信号能及时反馈并准确转弯的功能。通过脱机运行、步态调试和现场模拟等实验表明，基本实现类人机器人在规定赛道智能巡线行走，但存在反应调整时间长、速度较慢等问题还未有效解决。经过适当改造之后，该机器人既能克服传统类人机器人结构复杂行走不稳的缺点，又可以在一定程度上模仿人类行走动作，实现在复杂外部环境地形内探测行走的问题。

关键词：智能巡线；灰度传感器；51单片机；类人机器人

Design and Implementation of Intelligent Robot Tracking Control System

Based on 51 Singlechip

Abstract: For how the humanoid robot in the provisions of the track to achieve intelligent patrol line walking problem,proposed to use the gray sensor to identify the track and 51 single-chip as the core of the robot programming control method, To achieve the type of human robot through the identification of white light-sensitive track, encountered turn signal can be timely feedback and accurate turning function. Off-line operation, gait debugging and field simulation experiments show that the basic realization of the humanoid robot in the provisions of the track intelligent patrol line walking, but there is a long time to adjust the reaction, the speed is slow and other issues have not been effectively resolved. After appropriate modification, the robot can overcome the shortcomings of the traditional humanoid robot structure complex movement instability, but also to a certain extent, imitate the human walking action, in the complex external environment to detect the problem of walking within the terrain.

Keywords: Intelligent inspection line; Gray scale sensor; 51 single chip; Humanoid robot

目录

目录 (1)

第一章引言 (2)

1.1选题背景及意义 (3)

1.2 国内外研究现状 (3)

1.3本文主要研究内容及章节安排 (3)

第二章类人机器人的设计及控制 (3)

2.1 类人机器人的智能巡线系统设计 (3)

2.2 系统的优越性 (4)

第三章硬件设计 (5)

3.1 51单片机的电路设计 (5)

3.2 灰度传感器的使用 (5)

3.3 C型足的设计 (5)

第四章总结 (6)

参考文献 (7)

第一章引言

1.1选题背景及意义

机器人技术是一项有远大前景的技术，不仅在科学、军事、工业、生活领域变得越来重要，而且智能教育机器人的研究也越来越普及。在全国机器人比赛中，主要包括器人比赛、足球机器人比赛和篮球机器人比赛，这些比赛进一步说明国家对机器人发展技术的重视。循迹机器人是机器人研究中最重要最基本的一个研究。本实验就是从机器人循迹这一最基本的方面进行研究，不仅让机器人实现循迹功能，同时让其适应环境的多变性。

1.2 国内外研究现状

我国从20 世纪80 年代中期才开始研究类人机器人，但国内类人机器人的研究在863 计划和自然科学基金的支持下也持续开展了多年。我国一些高等院校和研究机构也在近几年投入了相当多的人力物力进行类人机器人的研制工作，如清华大学于2002 年研制的类人机器人THBIP-1，上海交通大学于1999 年研制的类人机器人SFHR，等等。

在类人机器人的稳定性研究方面，美国的Hemami 等人曾提出将双足步行系统的稳定性和控制的简化模型看作是一个倒立振子，从而可以将双足步行的前进运动解释为使振子直立移动的问题。为了减小控制的复杂性考虑，Hemami 等人还曾就双足步行机器人的“降阶模型”问题进行了研究。

类人机器人的研究虽然取得了很多的研究成果，但目前类人机器人的双足行走速度、稳定性及自适应能力仍不是十分理想。真正意义上的类人机器人不仅要做到形状与人类似，具有移动操作功能、感知功能，更要有记忆和自治能力，能够实现人—机交互，甚至表达感情和某些生态上的能力。

1.3本文主要研究内容及章节安排

本文主要研究类人机器人的智能巡线，通过对智能机器人如何在比较复杂的道路上实现自主行走，设计出了一种利用灰度传感器引导，以51单片机为核心的智能机器人系统。该系统的机器人利用51单片机和传感器，价格低廉。主要包括系统设计、51单片机电路设计[1]、灰度传感器使用、机器人稳态及步态等的设计。

第二章类人机器人的设计及控制

2.1 类人机器人的智能巡线系统设计

机器人的机械结构设计非常重要。由于本设计采用的是交叉足方式，所以采用了以下的结构设