浅析寻迹机器人的设计
机器人循迹活动设计
机器人循迹活动设计活动一：选择搭建材料完成机器人制作活动目标：1.选择机器人搭建材料。
2.尝试组装机器人，安装主机、电机和光电传感器。
活动器材：乐高器材，主机、马达、传感器等等活动描述：通过已有学习机器人的基础，完成机器人的组装，遇到问题可以通过说明书或请求老师帮助进行解决。
活动二：认识编程软件，让机器人动起来活动目标：1.认识机器人编程软件中的“运动模块”。
2.尝试运用编程软件让机器人动起来。
活动器材：笔记本电脑、Lego Mindstorm编程软件活动描述：通过已有学习机器人基础的学生讲解，让其余学生了解如何运用编程软件中的“运动模块”让机器人动起来，并且知道如何控制机器人完成前进、后退，转向等行为。
活动三：探究机器人循迹运动活动目标：1.认识传感器的主要部件，学习轨迹传感器的工作原理。
2.通过程序的编辑过程，掌握循迹机器人的控制技术。
活动器材：笔记本电脑、Lego Mindstorm编程软件、比赛场地活动描述：编写机器人循迹程序，让机器人从起点出发，沿着指定路线（黑线）运动，直到再次回到起点区。
机器人起始状态完全在起点区内，当机器人再回到起点区时，机器人须有一半以上机身在起点区内。
活动四：机器人循迹运动比赛活动目标：1.通过比赛活动，增强参与、竞争、实践、协作意识。
活动器材：笔记本电脑、Lego Mindstorm编程软件、比赛场地活动描述：机器人从起点出发，在规定场地内按照指定路线（黑线）完成循迹活动，直到机器人再次回到起点区即为一次活动结束。
机器人成功完成循迹活动的，以秒为单位作为比赛成绩，谁消耗的时间越少越优秀。
循迹机器人毕业论文
循迹机器人毕业论文循迹机器人毕业论文引言：随着科学技术的不断发展，机器人技术逐渐成为人类生活中不可或缺的一部分。
循迹机器人作为其中之一，以其自动导航的能力，被广泛运用于各种领域，如工业、农业、医疗等。
本论文旨在研究循迹机器人技术的原理和应用，并探讨其未来的发展前景。
一、循迹机器人的原理1.1 光电传感技术循迹机器人通常通过光电传感技术来实现对线路的感知。
光电传感器可以感知光线的强弱以及不同颜色的光线，通过对光线信号的处理，循迹机器人可以判断出所要循迹的线路。
1.2 控制系统循迹机器人的控制系统通常由微处理器和各种传感器组成。
微处理器负责对传感器所产生的信号进行处理和分析，并根据分析结果控制机器人的运动。
传感器可以包括光电传感器、超声波传感器等，通过获取环境信息，机器人可以做出相应的动作。
二、循迹机器人的应用2.1 工业领域在工业领域，循迹机器人可以用于自动化生产线上的物料搬运、装配等工作。
通过循迹技术，机器人可以准确地跟随指定的线路，完成任务。
2.2 农业领域循迹机器人在农业领域的应用也十分广泛。
比如，可以用于自动化的农田灌溉和播种。
机器人能够根据指定的线路，精准地进行作业，提高农田的水源利用效率和作物的产量。
2.3 教育领域循迹机器人在教育领域的应用也日益普遍。
通过参与循迹机器人的制作和编程，学生能够培养对科学技术的兴趣和创造力，提高解决问题的能力。
三、循迹机器人的发展前景随着人工智能技术的不断进步，循迹机器人的发展前景十分广阔。
首先，循迹机器人可以通过深度学习等人工智能技术进一步提高其对线路的识别和感知能力，实现更精确的循迹。
其次，随着无线通信技术的发展，循迹机器人可以通过与其他机器人和设备的联动，实现更高效的工作。
此外，循迹机器人还可以与其他机器人技术结合，如视觉识别技术，实现更复杂的任务。
结论：循迹机器人作为一种重要的机器人技术，在多个领域都具有广阔的应用前景。
通过不断的研究和发展，循迹机器人可以实现更高效、更准确的自动导航能力，为人类生活带来更多便利和效益。
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。
循迹机器人行走设计及优化研究
循迹机器人行走设计及优化研究岳洁搜救机器人竞赛是中小学机器人竞赛中较常见的赛项，在搜救型机器人竞赛中，机器人要顺利完成搜救任务，循迹行走是要解决的关键问题。
本文以“虚拟搜救机器人”为实验平台，分析了寻线循迹行走的常用算法与策略，发现其适用场合及不足，提出了用寻迹卡传感器算法与策略，优化了的寻迹卡机器人速度和寻线策略。
随着智能技术的发展，教育机器人逐步走进中小学课堂，自20世纪90年代中期开始以来,机器人竞赛规模不断扩大,比赛项目不断完备,影响力也逐步提高,现在已经成为一个普及科技教育、促进科技进步的全球性赛事。
循迹机器人是一种被广泛研究的机器人，它是在给定的区域内沿着给定的轨迹完成对各个目标点的访问，其主要指标是速度和顺利完成访问得分点的能力。
目前，机器人寻迹一般都通过视觉传感器和光电传感器获取道路信息。
朱益斌等在《自主式寻迹机器人小车的设计》提出了利用红外传感器进行寻迹，用光电编码器和PID算法对走直线进行控制，以链表结构作为电子地图。
制作的机器人能很好的进行寻迹和访问目标点，运行过程稳定，抗干扰能力较强，反应速度快，对进一步研究自动行走机器人技术有借鉴作用。
《一种竞赛机器人小车的设计与实现》一文中给出了实现机器人识别不同颜色区域的方法，根据传感器的状态实现对机器人运动方向的控制，并利用 PWM 的方式控制小车的运动速度，调试及竞赛过程机器人小车能够很好地进行接力，运行过程稳定、抗干扰能力强、反应速度快。
1 循迹行走常用算法机器人寻线最常用的方法是用灰度光电传感器探测场地环境，识别引导线。
灰度传感器是模拟传感器，利用光敏电阻检测反射光的强度，不同颜色的检测面对光的反射程度不同，光敏电阻检测光线的强度并将其转换为机器人可以识别的信号，不同颜色的检测面返回的光值也不同。
虚拟机器人搜救系统平台中的机器人灰度传感器，适合黑(白)线轨迹的跟踪：模块以数字输出，返回值为0~255的灰度值，探测到黑线时输出0，探测到白线输出为255。
毕业设计(论文)循迹物料搬运机器人设计讲解
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）：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。
开题报告：智能循迹机器人设计(硬件部分)
毕业设计（论文）开题报告自动化智能循迹机器人设计(硬件部分)一、课题的目的及意义1. 研究目的智能化作为现代社会的新产物，是以后的发展方向，随着信息技术的快速发展，智能化已经成为时代发展的需要，当人们遇到一些环境恶劣，不能人工完成的任务，可采用智能循迹机器人完成相关的任务，无需人为管理，即可完成预期所要达到或是更高的目标。
基于生产现场和日常生活的实际需要，研究和开发智能循迹机器人具有十分重要的意义，可以提高劳动生产效率，改善劳动环境。
近年来机器人的智能水平不断提高，并且迅速地改变人们的生活方式。
同遥控机器人不同，遥控机器人需要人为控制转向、启停和进退，而智能机器人则可以通过计算机编程来实现对其行驶方向、启停以及速度的控制，无需人为干预，它集中运用计算机、传感、信息、通信、导航及自动控制等技术，是典型的高技术综合体，是21世纪的科技制造点之一。
随着机器人工业的迅速发展，关于机器人的研究也就越来越受到人们的关注，全国各高校也都很重视该课题的研究，可见研究意义重大，本设计就是对智能机器人的初步研究和设计，设计好的智能循迹机器人具有自动循迹、躲避障碍物等功能。
2. 研究意义根据学校对嵌入式系统开发的需求，依据提高学生实际动手操作能力和思考能力，加强学生对现实生活中嵌入式系统的应用为参照物，智能循迹机器人全新的设计模板，良好的电路设计，机电组合，系统开发，是加强学生学习兴趣的动源，使学生可以充分发挥自主动手能力。
使学生从理论到实践的运用。
二、国内外研究概况及发展趋势现代智能机器人发展很快，从智能玩具到其它各行业都有实质成果。
其基本可实现循迹、避障、检测贴片、寻光入库、避崖等基本功能，这几届的电子设计大赛智能机器人又在向声控系统发展。
比较出名的飞思卡尔智能小车更是走在前列。
本次设计主要实现循迹避障这两个功能。
智能机器人的发展现状智能机器人是第三代机器人，这种机器人带有多种传感器能够将多种传感器得到的信息进行融合，能够有效的适应变化的环境，具有很强的自适应能力、学习能力自治功能。
寻迹机器人设计
寻迹机器人设计寻迹机器人设计摘要寻迹是机器人的一种简单视觉在机器人的运动中起着非常重要的作用为机器人运动过程中的位置的准确性提供了保障为了机器人能在任意区域内沿寻迹线行走自动绕开障碍能停在指定地点并且具有在复杂环境下对象识别自主推理路径规划及控制功能随着现代计算机技术的发展和应用以及传感器技术的发展移动机器人的研究又出现新的高潮由于机器人在很多方面的准确性可靠性和精确性上大大超过了人类机器人技术己经在很多领域里得到了很好的发展并取得了很好的效果本文详细介绍了寻迹机器人的设计设计的主要内容包括硬件部分设计和软件部分设计硬件部分包括一些零件的计算和选择软件部分即控制部分包括电动机的驱动模块最后通过对寻迹机器人的技术经济分析显示了其诸多优势如利用柔性生产系统可以降低生产成本提高生产效率并能改善人的劳动环境充分体现了研究的意义关键词寻迹机器人红外传感器I寻迹机器人设计AbstractTracing the robot is a simple vision the movement in robots playing a veryimportant role for robot movement position in the process has provided a guarantee ofaccuracy To robot can find any trace within the region along the line walkingautomatic bypass obstacles can be parked in designated locations And in a complexenvironment object recognition independent reasoning path planning and controlfunctions With the development of modern computer technology and applicationsand the development of sensor technology the mobile robot research and theemergence of new high tide As in many aspects of robot accuracy reliability andaccuracy of much more than human Robot technology has been in many fields hasdeveloped steadily and have achieved good resultsThis paper describes the tracing robot design The main elements of the designincluding hardware design and software design hardware components includingsome of calculation and choice Part of that is part of the software including controlof the motor drive moduleFinally the robot found traces of the techno-economic analysis shows that theuse of its many advantages such as flexible production system can reduce productioncosts and increase production efficiency to improve the working environment fullyembodies the research significanceKeywords tracing robotics infrared sensorsII寻迹机器人设计目录第一章前言111 选题背景及其研究意义112 国内外发展现状及其发展趋势213 整体设计思路5第二章寻迹机器人总体设计621 设计依据622 详细设计7第三章机械部分设计1131 控制部分硬件设计1132 轨迹采样及逻辑控制部分硬件设计1333 电机驱动部分硬件设计15第四章控制部分设计1941电动机驱动模块软件设计19 42电机pwm驱动22第五章电机测速及转速控制2751 转速测量2752 行走距离控制2853 电机pid调速控制28第六章技术经济分析3061 前景分析3062 济效益分析3163 社会分析31第七张结论及展望3271 结论3272 展望32参考文献33致谢35III寻迹机器人设计声明35IV寻迹机器人设计V寻迹机器人第一章前言11 选题背景及其研究意义从机器人研究发展来看机器人 Robot 这个词最早出现在2O世纪20年代美国科幻小说家阿西莫夫的科幻小说中1959年美国英格伯格和德沃尔制造出世界上第一台工业机器人UNIMATE使机器人从文学幻想变成了现实机器人的历史才由此开始在几十年的发展过程中机器人技术的研究和发展过程大致经历了3个阶段第一代是宗教再现机器人第二代是有感觉的机器人第三代是智能型机器人机器人技术是近三十年特别是近的十年间有了很大的发展之所以得到快速的发展是因为其有着广阔的应用前景在诸如制造系统服务行业[1]国防及其它社会生活方面都有使用要求现在对于机器人的研究已成为热门话题其中寻迹机器人就是一种被广泛研究的机器人各国对该项技术也十分重视而且国内外有许多重要的比赛对这一领域的研究已经成为国际前沿研究热点之一并显示出强大的生命力和广阔的应用前景是机器人应用发展最快的领域之一如今在机器人研发领域寻迹机器人已成为衡量一个国家在机器人制造领域技术水平高低的标准之一[2]之所以各国如此重视机器人的研发是因为寻迹机器人具有其独特的优势它可以使操作人员远离危险的现场被用来进行隧道的掘进军事探测爆炸和危险物的排除特别是放射性的危险环境中随着现代计算机技术的发展和应用以及传感器技术的发展移动机器人的研究又出现新的高潮由于机器人在很多方面的准确性可靠性和精确性上大大超过了人类机器人技术己经在很多领域里得到了很好的发展并取得了很好的效果例如在无人驾驶机动车无人工厂仓库服务机器人等领域智能巡迹机器人有着广泛的应用前景寻迹机器人也已经广泛进入了人们的生活领域为人类的生产生活带来了诸多方便并且大大提高了工作效率寻迹机器人在仓储业实现出入库货物的自动搬运在制造业它们生产线中大显身手高效准确灵活地完成物料的搬运任务[3]目前世界的主要汽车厂如通用丰田克莱斯勒大众等汽车厂的制造和装配线上得到了普遍应用在邮局图书馆港口码头和机场物品的运送存在着作业量变化大动态性强作业流程经常调1寻迹机器人整以及搬运作业过程单一等特点寻迹机器人的并行作业自动化智能化和柔性化的特性能够很好的满足上式场合的搬运要求在烟草医药食品化工生产加工业对于搬运作业有清洁安全无排放污染等特殊要求它们也能很好地完成任务在危险场所和特种行业更是寻迹机器人大显身手的领域在军事上自动驾驶为基础集成其他探测和拆卸设备可用于战场排雷和阵地侦察在核电站和利用核辐射进行保鲜储存的场所机器人用于物品的运送避免了危险的辐射危害人[4]在胶卷和胶片仓库机器人可以在黑暗的环境中准确可靠的运送物料和半成品我国在水下机器人开发研究方面已达到国际先进水平无人无缆自主水下机器人的开发和应用都取得重要成果综上诸多方面可见寻迹机器人的前景将是非常广阔的12 国内外发展现状及其发展趋势com发展现状根据我国机器人技术的发展基础和国家要求已经制订出我国智能机器人的发展战略即围绕经济结构战略性调整和可持续发展要求突出国家目标确定特种机器人智能机器与系统先进制造工艺与装备为三大重点发展方向研究与开发先进制造自动化理论技术和装备促进传统机器的智能化与制造装备自动化提高我国机器人技术与自动化装备的总体水平力争主要技术跟上世界先进水平缩小差距部分具有相对优势的技术达到国际先进水平局部重要技术实现跨越式发展基于上述发展战略提出了发展高级机器人的指导方针包括以信息化带动工业化和以高新技术改造传统产业占领具有战略性前沿性前瞻性的高技术制高点缩小主导产业中制造技术与国外的差距以创新为基础实现突破与跨越式发展建立创新体系有利于可持续发展等在国家高技术研究发展计划国家自然科学基金研究计划和国家攻关计划的支持下我国的智能机[5]器人研究开发开始进入一个新的时期近年来国内的很多企业己经意识到物流自动化及即时化生产组织管理的重要性纷纷酝酿建立自动化物流系统无线导引式机器人作为柔性运输的理想工具和无人化生产的典型代表愈来愈受到重视和推广应用研究不断深入领域不断扩展[6]对寻迹机器人的研究有很多方面其中导向与定位技术的研究越来2寻迹机器人越受到重视海尔集团于 2000 年投产运行的开发区立体仓库中9 台寻迹机器人组成了一个柔性的库内自动搬运系统成功地完成了每天的出入库货物和零部件的搬运任务中国在 1990 年于上海邮政枢纽开始使用寻迹机器人完成邮品的搬运工作许多卷烟企业如青岛颐中集团玉溪红塔集团红河卷烟厂淮阴卷烟厂应用激光引导式机器人完成托盘货物的搬运工作[7]寻迹机器人在我国的研究及应用起步较晚20 世纪 70 年代后期国内寻迹机器人的雏形诞生了北京起重运输机械研究所研制了三轮式AGV[ 自动导航小车 Automarted Guided Vehicles 是指装有自动导引装置能够沿规定的路径行驶在车体上还具有编程和停车选择装置安全保护装置以及各种物料移载功能的搬运车辆] 80 年代后期北京机械工业自动化研究所为二汽研制了应用在立体化仓库中的AGV 沈阳自动化研究所为金杯汽车公司研制了汽车发动机装配用的AGV 90 年代清华大学国家CIMS工程中心将从国外引进的寻迹机器人AGV成功地应用于CIMS 的实验研究清华大学计算机技术应用系研制了用于邮政中心的AGV 昆明船舶设备研究所研制了激光导向式寻迹机器人AGV 以及吉林工业大学智能车辆课题组为汽车装配线研制了视觉导向寻迹机器人AGV 等寻迹机器人的显著特点是无人驾驶其上装备有自动导向系统可以保障系统在不需要人工引航的情况下就能够沿预定的路线自动行驶将货物或物料自动从起[8]始点运送到目的地世界各国特别是西方发达国家都争先将最新的高技术用于寻迹机器人的研究和发展并先后在医学界科学技术界工业界制定了各种研究计划许多产品已经走向市场走向生产应用[9]中国市场潜在巨大的商机并且前景广阔国外具有高新技术寻迹机器人正以十分昂贵的价格进入并冲击国内市场严重影响和抑制了我国自己高技术寻迹机器人工业的发展我国政府也非常重视寻迹机器人技术的研究和发展并在国家自然科学基金863等研究项目中予以重点支持目前已取得了一定的成果但是与国外先进机器人设备技术相比还存在较大的差距[10]因此开展基于机器人技术的寻迹机器人及其相关技术研究具有重大的理论意义和显著的社会及经济效益com器人发展趋势3寻迹机器人首先导航技术是移动机器人的一项核心技术之一它是指移动机器人通过传感器感知环境信息和自身状态实现在有障碍的环境中面向目标的自主运动目前移动机器人主要的导航方式包括磁导航惯性导航GPS导航环境地图模型匹配导航路标导航视觉导航味道导航声音导航神经网络导航等上述导航技术各有利弊随着科学技术的不断发展导航技术也将随之提高从而在抗干扰能力时间分辨率方面得到增强实用性实时性可变性可维护性等性能得到提高导航技术的提高才能使寻迹机器人变得更加灵敏可靠从而更好的为人类服务其次是路径规划技术路径规划是按照某一性能指标搜索一条从起点到目标点的最优或次最优的无碰路径机器人路径规划的研究始于70年代目前国内外对这一问题的研究仍然十分活跃根据环境信息掌握程度路径规划可分为环境信息完全已知的全局路径规划环境信息不完全或未知的基于传感器的局部路径规划近年来人们研究的热点是环境信息不完全或未知的局部路径规划技术全局路径规划常用方法有可视图法栅格法自由空间法等可视图法适用于多边形障碍物对于圆形障碍物该法失效栅格大小的选择直接影响着控制算法的性能栅格选得大抗干扰能力强环境信息存储量小搜索速度快但分辨率低在密集障碍物环境中发现路径能力减弱反之栅格选得小抗干扰能力减弱环境信息存储量大搜索速度慢但分辨率高自由空间法的优点是灵活起始点和目标点的改变不会造成连通图重构但算法的复杂度与障碍物的多少成正比且不是任何情况下都能获得最优路径一种可靠准确而又简便的路径算法[11]也成了寻迹机器人发展的瓶颈第三它的研究始于20世纪80年代多传感器信息融合技术是移动机器人的关键技术之一信息融合是指将多个传感器所提供的环境信息进行集成处理形成对外部环境的统一表示[12]它融合了信息的互补性信息的冗余性信息的实时性和信息的低成本性因而能比较完整地精确地反映环境特征从而做出正确的判断和决策保证了机器人系统快速性准确性和稳定性如何在实际应用中应根据实际情况选择合适的融合方法从而体现多传感器信息融合方法的优越性这是多感应器信息融合技术需要攻克的难点在未来导航技术路径规划技术多感应器信息融合技术三个核心技术的4寻迹机器人提高甚至核心技术的变革决定了寻迹机器人的未来发展趋势13 整体设计思路首先对系统进行整体认识通过实验对该机器人的运动过程有一个初步的了解从而加深对各个元件功能的认识然后对各个元件进行测绘理解它们的功能并对每个部件进行设计和选型设计其次对控制部分硬件部分进行设计包括硬件选择电路图的绘制等最后对机器人的软件部分进行设计包括控制程序的编写等等以上是本次设计的一个大致思路具体细节将在后续章节中依次介绍 5寻迹机器人第二章寻迹机器人总体设计21 设计依据车体尺寸必须在 1010cm 范围内而且对车的运动灵活性要求较高基本不能考虑模型汽车的转向机制所以将利用模型底盘改制的可能排除了必须使用两轮转向机制的结构底盘设计为了便于制作日后在上面安装其它东西方便同时具有一定的重量使小车运行稳定所以采用 10mm 厚的聚氯乙烯板材制作此材料便宜加工特性好可以直接打孔攻丝不像有机玻璃那样易碎只是美观差一些外形设计成圆型主要是为了不至于频繁的互相卡死电机电机的选择是最困难的既要便宜又要容易使用还要有改进提高的可能四驱车的130电机应当是最好的选择此种电机有便宜到几块钱的也可以花费上百元改制使之性能大大提高如果选择带减速机构的电机驱动方式是很方便直接将轮子固定在齿轮箱的输出轴上即可但不足是其一是价格高通常一只在30元以上其二是改变电机性能比较困难所以还是选择了130电机驱动方式因为选择了130电机驱动方式就相对麻烦开始受到纽扣电池小车的启发才决定采用130电机的因为他那种摩擦传动方式比较容易实现后初步尝试了一下效果不好主要是压紧了之后电机轴与轴套间的摩擦损耗太大压松了打滑后改用皮带传动才得以实现之所以没有选择齿轮传动主要是因为没有选到合适的齿轮而且觉得难以得到不同规格的齿轮想改变传动比就很困难用皮带传动只需改变传动轮的大小即可得到所需的传动比而传动轮制作比齿轮方便许多为了简单且不受制约轮子自制轮胎用 O 型密封圈轮毂和皮带传动轮合并采用尼龙棒车制传动皮带也是用 O 型密封圈这种方式可以按照自己的需求随意改变轮子的大小和宽窄比较灵活O 型密封圈规格较多取材方便价格也便宜通常在一元以下一只6寻迹机器人车体采用了两轮驱动方式后另外一个支撑点就成了问题多数万向轮对于这个 10cm 的小车来说太大了我为此设计了一个使用 10mm 钢珠的球形支点在摩擦小的时候是滑动摩擦大时滚动性能基本能满足要求且价格很便宜总共不到 2 元钱22 详细设计车体中底盘轮毂小传动皮带轮安装在电机轴上的球形支撑座采用自制方式详见所附设计图纸固定电机采用最常见的固定管线夹规格20mm 的大部分五金电器店均有目前设计的传动比为81轮胎选用内径 30mm粗 5mm 的 O 型密封圈传动皮带选用内径 35mm 粗 18mm 的 O 型密封圈为了轮子转动灵活中心嵌入了一个内径 3mm外径 10mm厚度4mm 的滚珠轴承轮子安装结构见附图之所以将车轮设计为直径约 40mm 是为了底盘下有一定的高度便于安装光电头用于检测轨迹以及以后的检测是否到边其它就是一些螺丝螺母垫圈等通用件了这样的小车底盘虽说不十分完善但是相对来说基本满足了多数要求且在上面比较容易构建自己的结构目前底盘上所设计的四个 M3 的螺丝孔就是为了安装 25mm 的垫柱构成2 层平面以安装控制部分还可以升到 3 层安装自己需要的东西关键是取材容易便于自制价格不高除去几个自制件和电机其它的东西购买不超过 15 元以下是我在验证设计可行性过程中制作的原型及一些选用的标准件供参考22．1 小车车体原型寻迹机器人整体图建模1 在参考面上画草图2 主要用拉伸倒角切削等命令建立模型3 装配完成7寻迹机器人图 1 底座图 2 固定管线夹图3 控制器固定盒图4 整体装配图图5 130电机com明把130电机装配入线圈固定夹内电机和轮用皮带连接将控制器放入控制器固定盒固定在寻迹机器人底座第三章控制部分硬件设计概述及电机驱动部分设计31 控制部分硬件设计com思因为这个项目的主要目的是通过实施学习单片机的使用并且主要是自用而非有针对的参加某项比赛所以最好所制作的硬件电路能够为进一步学习提供帮助或者可以作为自己其它项目的实施基础为此我将系统框架设计为其中电机驱动逻辑控制部分均为独立的单片机系统这样设计主要出于单片机已十分便宜可以像普通 IC 那样使用8寻迹机器人电机驱动逻辑比较简单但是实时性要求较高所以独立出来编程较为容易电机驱动部分通常会有较大的干扰尤其是驱动普通的直流有刷电机电刷的火花干扰很强单独使用简单但抗干扰能力强的单片机可使系统更加可靠对于走轨迹项目而言逻辑部分并不十分复杂完全可以将电机控制部分融入其中但是这样系统就不容易修改为其它用途编程难度也增加了采用独立的逻辑控制模块便于学习者随时根据学习需要替换为所要学习的单片机目前我所采用的可能是 51 系列的而日后如需要可以随时替换为 ARM 或其它我所关注的型号这些新的单片机通常都有成品模块出售具有完善的数字模拟以及通讯接口这样设计就十分容易接入达到学习评估的目的com 单片机的选型依据因为项目的目标是学习单片机的应用所以我还是选用了 51 系列的单片机因为 51 的架构十分典型便于初学者理解同时其公共资源是最多的选择用于学习的单片机我认为主要考虑以下方面价格便宜开发手段便宜自己动手焊接相对容易最好不选用BGA 封装的或是脚距小于 05mm的基于上述考虑我选择了宏晶科技的 STC12C5410AD 单片机价格仅 10元左右它可以使用简单的串口编程ISP不需要专门的编程设备自制一个串口适配器最多 10 元如果选用现成的 USB 转串口产品也只要 40-50 元注意不是每种USB 转串口产品都可用下载软件厂家免费提供开发成本很低封装有 SMD 及 DIP 模式SMD 也是 127mm 脚距的很好焊接很多人排斥 51 系列的原因是认为 51 资源较少也比较慢这实际上是最早的 8051 给人留下的印象也是多数教材中所描述的而实际上 51 架构已发生了很大变化其资源已十分丰富速度也有很大提高以此款 STC12C5410AD 9寻迹机器人来说其资源为10K FlashROM 512 字节 RAM8 路 10 位 AD 4 个 PCA可实现PWM脉冲捕捉等定时功能速度也十分快详情可上该公司的网站上查询其它还有许多 51 架构的单片机具有优异的特性和特点如TI 的 MSC 系列具有一个 24 位 AD 十分适合做高精度的仪器SiliconLAB 公司的 51F 系列单片机速度极快功耗低体积小资源丰富有各种不同的规格最快的达 100MPS 引脚还可编程确定功能ST 公司的 uPSD3xxx 系列有较大的内存可以内置汉字库还集成了片内 PLDChipcon 公司现归属 TI 的CC2430 芯片将 ZigBee 无线通讯协议和51 核集成可构成 ZigBee 无线节点Nodic 公司的 nRF24E1 芯片将 24GHz 的无线收发模块与 51 核集成可方便的实现短距离无线通讯还有很多类似的产品此处就不一一例举主要是想说明51 架构还是有其优势的否则不会有如此多的公司基于 51 架构开发出这么多产品至于可靠性性价比等指标在学习时可忽略但设计产品时才需要考虑这些因素从另一个角度来说由于目前编程通常使用 C 语言所以对单片机的依附已不十分紧密只是在设计硬件线路及程序中对硬件初始化时要涉及器件而程序的逻辑部分几乎与硬件无关所以选择什么单片机学习没有什么绝对的好与坏关键看自己可利用的资源32 轨迹采样及逻辑控制部分硬件设计轨迹采样部分没有考虑采用独立方式主要是因为控制过程中需要一些过渡信息以便于编程者实现自己独特的控制逻辑由于寻迹小车逻辑不太复杂所以逻辑控制仍使用STC12C410AD 单片机实际上电机控制部分目前并未用到 AD 功能主要是为了和逻辑控制部分统一便于采购所以均选用了带 AD 的芯片对应有不带AD 的价格只便宜 1 元同时为了逻辑控制部分可以单独工作比如作为 RCX 的输入扩展器实现类似我以前发表过的LEGO 用轨迹传感器的功能所以在设计上做了考虑10寻迹机器人由于采样部分和逻辑控制部分合并后无法排入一块可以放在前述小机壳中的 PCB所以也采用的双板结构这样又多出一部分空间就增加了一个小电流的驱动电路以便可以实现一个简易的小车com 详细硬件设计STC12C54xxAD 系列单片机有 8 路 10 位 AD 转换器虽说采用的是扫描方式逐个完成但其一个通道的 AD 转换时间在 221184MHz 主频下只需约10us加上通道间的切换时间4 个通道采样时间不到 60us所以可以满足4。
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
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。
全自动循迹灭火机器人的设计
全自动循迹灭火机器人的设计本系统以stm32F103VCT6Mini微控制器为核心控制单元，以安装在车体两侧红外传感器来循迹，采用灰度传感器检测进入房间的白线，通过声音传感器启动，使用火焰传感器来检测火焰，并用风扇来灭火，车身主要以相隔30度的五个红外传感器来调整车身的角度，实现了对运动方向的控制。
在这篇文章里，我们对小车创造时我们的整体想法等各个参数的介绍，仔细地说明了我们的创意。
标签：灭火机器人；stm32F103VCT6Mini；设计1 實现功能与设计方案我们想制作一个可以全自动运作的机器人，它可以在任何地方识别地形，自主完成灭火工作。
要想完成这个工作需要考虑很多方面。
比如地面摩擦、机器人电机的转速差、各个齿轮间的摩擦等多个因素，我们用一个小屋来模拟现实家庭中机器人处理火警的过程，蜡烛代表家里燃起的火源，机器人必须找到并熄灭它。
针对以上的实现功能，我们打算设计一个一辆两个大轮转动，两的万向轮配合使用的车子，灭火工具在经过讨论之后，我们打算使用风扇这样一个相对难度较低的灭火器件。
2 机器人设计制作原理灭火机器人主要以stm32为控制核心，他通过红外火焰传感器确定火灾位置，通过红外传感与地面灰度传感器进行地形识别，我们采用双电机驱动来使其运动。
通过无线蓝牙模块启动小车后，机器人沿着场地里的右面墙壁行走，当搜寻到有蜡烛的房间时，红外传感器电压会变低，低于设定好的电频值，单片机接受信号，驱动电机，完成灭火。
3 模拟房子介绍我们用的模拟场地的墙壁33cm高，材质为木头与金属。
所有地板为黑色的金属地板。
墙壁为白色木质板。
为了更加形象，我们在地板、门口铺设地毯，模拟家庭。
场地中所有的走廊和门口宽都是46cm，我们采用2.5cm宽的金属标识表示房间入口。
4 系统硬件设计我们设计的目的是设计一个在规定区域能自主搜索火源并实施灭火的智能机器人小车，本次设计使用的主控芯片使用了stm32单片机，我们有它完整的库，所以程序编写方面不成问题，主要工作是设计驱动跟改善机械结构上。
智能循迹机器人毕业设计
xxxx大学毕业设计（论文）开题报告（学生填表）院系：电子信息工程学院xxxx年0x月xx日2. 国内外同类设计（或同类研究）的概况综述机器人技术是一个国家高技术实力的一个重要标准，它涉及到多个学科，机械、电工、自动控制、计算机测量、人工智能、传感技术等等，是众多领域的高科技。
而移动机器人比赛就是机器人技术的一个重要研究方向，目前许多国家己经把移动机器人比赛作为创新教育的战略性手段。
移动机器人比赛是一种高科技对抗活动，各国专家学者通过移动机器人竞赛，不断推进了在竞赛型移动机器人方面的研究，不断改进机器人寻址速度和算法研究，试图让机器人更接近智能化，它集高科技、娱乐和比赛于一体，引起了各国的广泛关注和极大兴趣，从而推动了移动机器人研究的热潮......如日本各种工业机器人，服务机器人已经进入市场。
参考文献[1]胡寿松. 自动控制原理（第五版）[M]. 北京:科学出版社, 2007:[2](美)尾形克彦. 现代控制工程(第四版)[M]. 北京:电子工业出版社, 2007[3]Su Lian-Cheng, Zhu Feng. Design of a novel omnidirectional stereo vision system[J]. ActaAutomatica Sinica, 2006, 32(1): 67-72[4]康华光电子技术基础（数电，模电）高等教育出版社2006[5]何立民,单片机应用系统设计,北京：航天航空大学出版社3. 课题设计（或研究）的内容本部分的内容应该和《设计任务书》中的第一部分(设计内容)相对应，但更详细。
智能循迹机器人的设计可分为软件和硬件两部分硬件部分：主要包括电机控制，黑线检测和时间显示三部分。
电机控制：可以采用PWM脉冲调制，原理图如下所示通过调节占空比能进行速度调节。
但是该设计方案所含元器件比较多，给焊接带来不便。
由于系统对电机的控制要求不高，我们可以采用L298芯片对电机进行控制。
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。
循迹小车设计方案
循迹小车设计方案1. 引言循迹小车是一种基于图像处理和电机控制的智能机器人，它可以通过感知地面上的黑色轨迹线来自动移动。
本文档将详细介绍循迹小车的设计方案，包括硬件组件、电路连接和代码实现等。
2. 硬件组件循迹小车的硬件组件主要包括以下几个部分：2.1 微控制器微控制器是循迹小车的核心控制单元，负责接收和处理传感器的数据，并控制电机的运动。
常用的微控制器有Arduino、Raspberry Pi等。
本设计方案以Arduino为例进行介绍。
2.2 循迹模块循迹模块是用于感知地面上的黑色轨迹线的传感器，它通常由多个红外线传感器阵列组成。
传感器阵列会发射红外线向地面照射，当光线被黑色轨迹线吸收时，传感器会检测到光线的变化。
通过检测多个传感器的输出，可以确定小车当前位置的偏移量。
常用的循迹模块有TCRT5000、QTR-8A等。
2.3 电机驱动模块电机驱动模块用于控制小车的电机，使其能够前进、后退和转向。
常用的电机驱动模块有L298N、TB6612FNG等。
2.4 电源模块电源模块为循迹小车提供电能，通常使用锂电池或者干电池。
3. 电路连接循迹小车的电路连接如下图所示：┌───────────┐│ Arduino │└─────┬─────┘│▼┌───────────┐│ 循迹模块│└─────┬─────┘│▼┌───────────┐│ 电机驱动│└─────┬─────┘│┌─────────────────────────┐│ 左电机右电机│└─────────────────────────┘连接步骤如下：1.将循迹模块的信号引脚连接到Arduino的数字引脚上。
2.将电机驱动模块与Arduino的数字引脚连接，用于控制电机的运动。
3.将左电机的正极和负极分别连接到电机驱动模块的输出端口。
4.将右电机的正极和负极分别连接到电机驱动模块的输出端口。
5.将Arduino和电机驱动模块连接到同一个电源模块上。
一种简易双足循迹机器人设计
• 206•双足仿人机器人可以适应多种地形，能够跨越障碍，模仿人类进行工作。
双足循迹机器人是双足仿人机器人的一种，它可以根据给定路线进行定向移动，在现实生活中有着极大的价值。
本文通过对双足循迹机器人机械结构和控制系统的设计，设计出一款可以按路径自行移动的双足循迹机器人。
本机器人以舵机控制板和拓展Arduino 板为控制核心，采用灰度传感器采集路径信息，当灰度传感器将信息传至Arduino 板，由Arduino 板调用动作组，舵机控制板控制各个舵机转动，完成运动动作。
本双足循迹机器人能自主沿给定路线运动，且机器人结构简单，控制方便，可用于竞赛或相关教学工作中。
随着科技的发展，机器人技术水平日益提升。
纵览仿人机器人发展史，从传统的轮式机器人到现阶段的双足机器人，仿人机器人的研究越来越深入。
在现实生活中，双足机器人可以替代人类进行危险环境作业，或者代替人类进行时间长、强度大、无聊单一的工作。
双足精度双轴数字舵机。
这种舵机采用插拔式连接，可以杜绝脱焊的情况发生。
该舵机可以实现180°转动，线性度好，控制精准，并且具有精度高，稳定性好、速度快、虚位小、扭力大等优点。
舵机与舵机之间采用舵机支架和舵盘进行连接。
1.3 腿部结构双足循迹机器人腿部结构是机器人最重要的部分，它决定了机器人整体结构与行走过程的稳定。
为此，我们采取了如图2所示的常用腿部结构。
在本结构中，每条腿上都包含3一种简易双足循迹机器人设计北京信息科技大学 吴 波 李继旺 刘皓洋 张 超图1 机器人整体设计结构循迹机器人，是双足机器人大类中的一种功能型机器人。
双足循迹机器人可根据给定路线进行定向移动。
图1为本文所述机器人的整体设计结构图。
根据整体设计思路，团队从机械机构与控制系统方面进行设计，开发出一种可以实现沿给定路线移动的双足循迹机器人。
本机器人融合了机器人技术与传感器技术，有着较大的应用意义。
1 机械结构设计双足循迹机器人的行走过程与人的行走过程相似，需要完成与人相近的行走动作，故双足循迹机器人腿部与手部结构需实现弯曲与伸直的动作。
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与有关电工电子学、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。
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。
浅析寻迹机器人的设计
浅析寻迹机器人的设计机器人走进中小学课堂，把现代化的科学技术知识引入中小学科技教育活动，让孩子们通过机械设计，计算机编程，动手制作，结合日常观察、经验积累，去寻求最完美的解决方案, 从而发展孩子们的动手能力、逻辑思维能力、综合应用能力、创新能力等，激发孩子们的学习、探索、运用电子信息技术的兴趣，提升孩子们的科学素质，培养孩子们的团队合作精神极为有益。
机器人融合了机械、电子、计算机、通讯等多学科领域的知识，是一项综合多学科知识和技能的科技活动。
为了更好地开展青少年机器人活动，鼓励更多的青少年机器人爱好者迅速成才，中小学阶段普遍选择设计制作难度适中的寻迹机器人作为机器人活动平台。
寻迹机器人是指能沿一条预定黑线行走的机器人，也叫循迹机器人，或寻线机器人。
它是通过灰度传感器识别地面上的黑线轨迹，随时调整自己的运动方向以使自己始终沿着黑线轨迹行走的机器人。
寻迹机器人的设计分为两部分：车体设计和控制器程序设计。
一、寻迹机器人的车体设计寻迹机器人要能沿一条预定黑线行走，车体应具有前行、后退、左转、右转等机械功能，且转向灵活。
并且在沿黑线行走的同时还要能完成设定的任务，那车体还应可方便搭载各种功能模块，比如机械手，控制器等。
基于上述要求，寻迹机器人车体的设计一般有以下四种结构情形。
１、前轮驱动前轮驱动的小车一般是由左右两个动力轮和一个万向轮构成，动力轮位于车头，万向轮位于车尾，如下图所示。
该车体结构通过左右动力轮同时正转，实现车体前行；左右动力轮同时反转，实现车体后退；左右动力轮一个正转，另一个反转，或一个正转，另一个停转来实现左转、右转。
２、后轮驱动后轮驱动的小车一般是由左右两个动力轮和一个万向轮构成，动力轮位于车尾，万向轮位于车头，如下图所示。
该车体结构也是通过左右动力轮同时正转，实现车体前行；左右动力轮同时反转，实现车体后退；左右动力轮一个正转，另一个反转，或一个正转，另一个停转来实现左转、右转。
３、中轮驱动中轮驱动的小车一般是由两个动力轮和两个万向轮构成，动力轮位于车体中间，一个万向轮位于车头，另一个万向轮位于车尾，如下图所示。
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浅析寻迹机器人的设计
发表时间：2019-11-21T09:45:17.313Z 来源：《教育学文摘》2019年第10期作者：宋奕[导读] 机器人融合了机械、电子、计算机、通讯等多学科领域的知识，是一项综合多学科知识和技能的科技活动机器人走进中小学课堂，把现代化的科学技术知识引入中小学科技教育活动，让孩子们通过机械设计，计算机编程，动手制作，结合日常观察、经验积累，去寻求最完美的解决方案, 从而发展孩子们的动手能力、逻辑思维能力、综合应用能力、创新能力等，激发孩子们的学习、探索、运用电子信息技术的兴趣，提升孩子们的科学素质，培养孩子们的团队合作精神极为有益。
机器人融合了机械、电子、计算机、通讯等多学科领域的知识，是一项综合多学科知识和技能的科技活动。
为了更好地开展青少年机器人活动，鼓励更多的青少年机器人爱好者迅速成才，中小学阶段普遍选择设计制作难度适中的寻迹机器人作为机器人活动平台。
寻迹机器人是指能沿一条预定黑线行走的机器人，也叫循迹机器人，或寻线机器人。
它是通过灰度传感器识别地面上的黑线轨迹，随时调整自己的运动方向以使自己始终沿着黑线轨迹行走的机器人。
寻迹机器人的设计分为两部分：车体设计和控制器程序设计。
一、寻迹机器人的车体设计
寻迹机器人要能沿一条预定黑线行走，车体应具有前行、后退、左转、右转等机械功能，且转向灵活。
并且在沿黑线行走的同时还要能完成设定的任务，那车体还应可方便搭载各种功能模块，比如机械手，控制器等。
基于上述要求，寻迹机器人车体的设计一般有以下四种结构情形。
１、前轮驱动
前轮驱动的小车一般是由左右两个动力轮和一个万向轮构成，动力轮位于车头，万向轮位于车尾，如下图所示。
该车体结构通过左右动力轮同时正转，实现车体前行；左右动力轮同时反转，实现车体后退；左右动力轮一个正转，另一个反转，或一个正转，另一个停转来实现左转、右转。
２、后轮驱动
后轮驱动的小车一般是由左右两个动力轮和一个万向轮构成，动力轮位于车尾，万向轮位于车头，如下图所示。
该车体结构也是通过左右动力轮同时正转，实现车体前行；左右动力轮同时反转，实现车体后退；左右动力轮一个正转，另一个反转，或一个正转，另一个停转来实现左转、右转。
３、中轮驱动
中轮驱动的小车一般是由两个动力轮和两个万向轮构成，动力轮位于车体中间，一个万向轮位于车头，另一个万向轮位于车尾，如下图所示。
该车体结构通过左右动力轮同时正转，实现车体前行；左右动力轮同时反转，实现车体后退；左右动力轮一个正转，另一个反转，或一个正转，另一个停转来实现左转、右转，并且转向灵活。
４、四轮驱动
四轮驱动的小车一般是由四个动力轮构成，两个动力轮位于车头，另两动力轮位于车尾，如下图所示。
该车体结构通过左右动力轮同时正转，实现车体前行；左右动力轮同时反转，实现车体后退；左右动力轮一个正转，另一个反转，或一个正转，另一个停转来实现左转、右转。
并且动力强劲，转向灵活，适用范围广。
务。
如下图所示。
反复，寻迹机器人便能完成寻迹任务。
设灰度传感器在越黑的区域上识取的亮度值越大）。
该程序段循环反复执行，寻迹机器人就能完成寻迹任务。