趋光机器人课程设计报告

趋光机器人设计

学院：自动化学院

系别：智能科学与技术

班级：智能1002

时间：2013.4.1—2013.4.13

1，课程设计简述

本次实验是以MultlFlex AVR2 为核心，从而控制光源传感器和红外传感器。其中光源传感器主要检测自然光的光强，红外传感器在一定范围是否有物体，如果光源与红外动态发生变化，MultlFlexAVR2 主控器就会动态控制小车执行相对应的趋光与避障的功能。

2，课程设计目的与要求

1、使用创意之星机器人套件组装趋光机器人。

2、机器人能够辨别光源的方向并跟随光源移动。

3、机器人拥有避障功能。

3、设计相应软件程序，并下载至机器人完成设计要求。

3，软件设计总体图

4，趋光机器人实物图

5，趋光机器人软件设计原理图

6，软件程序设计（1）趋光模块

模块逻辑图：

模块原理：

本模块采用光源传感器，其在一定范围内可以检测到自然光的光强，其输出量为模拟量，范围在0——1023。轮式趋光机器人采用左右两个光源传感器，从而实现趋光功能。如果检测到轮式机器人左边光亮时，小车向左转；如果检测到轮式机器人右边光亮时，小车向右转；当检测到轮式机器人左右两边光亮接近时，小车直前行。（2）避障模块

模块逻辑图：

模块原理：

本模块采用红外传感器，其在一定范围内可以检测到是否有物体存在，当其前方有物体存在时，输出量为0，反之为1。轮式趋光机器人采用左右两个红外传感器，从而实现避障功能。如果检测到轮式机器人左边有障碍物时，小车向右转；如果检测到轮式机器人右边有障碍物时，小车向左转；当检测到轮式机器人左右两边都有障碍物时，小车向后退。

7，趋光机器人整体设计

（1）模块分组

趋光机器人主要由四个模块组成：趋光机器人避障模块，趋光机器人趋光模块，趋光机器人主控器模块，趋光机器人车体模块。（2）各模块功能

A）趋光机器人避障模块：

介绍：

本模块采用红外接近传感器，其俗称光电开关。它是利用被检测物对光束的遮挡或反射,由同步回路选通电路,从而检测物体有无的。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出,接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。

漫反射式光电开关:它是一种集发射器和接收器于一体的传感器,当有被检测物体经过时,物体将光电开关发射器发射的足够量的光线反射到接收器,于是光电开关就产生了开关信号。当被检测物体的表面光亮或其反光率极高时,漫反射式的光电开关是首选的检测模式。

“创意之星”机器人套件配套了 2 个漫反射式光电开关,其有效距离约为20cm。

如下图，“创意之星”机器人所使用的红外光电开关型号为E18-B0,规格数据为VCC:5V。

工作电流:小于100mA。

输出形式:NPN 三极管OC 输出。

封装形式:工程塑料。

红外接近传感器的是开关量传感器,接IO0~IO11 的任意一个接口都可以通过NorthSTAR进行数值读取和编程。由于输出是开关量,只能判断在测量距离内有无障碍物,不能给出障碍的实际距离。但是该传感器带有一个灵敏度调节旋钮,可以调节传感触发的距离。“创意之星”套件在出厂前已经将感应触发距离调整到约20cm。

原理：

本模块采用红外传感器，其在一定范围内可以检测到是否有物体存在，当其前方有物体存在时，输出量为0，反之为1。轮式趋光机器人采用左右两个红外传感器，从而实现避障功能。如果检测到轮式机器人左边有障碍物时，小车向右转；如果检测到轮式机器人右边有障碍物时，小车向左转；当检测到轮式机器人左右两边都有障碍物时，小车向后退。

B)趋光机器人趋光模块

介绍：

本模块采用光强传感器对可见光波长的光照强度(专业术语即“照度”)很敏感,其核心元件是一只光敏电阻,其输出信号为与光强相关的模拟信号。

下图是“创意之星”的光强传感器,输出模拟量信号,接AD0~AD7 的任意一个接口

都可以通过NorthSTAR 进行数值读取和编程。

原理：

本模块采用光源传感器，其在一定范围内可以检测到自然光的光强，其输出量为模拟量，范围在0——1023。轮式趋光机器人采用左右两个光源传感器，从而实现趋光功能。如果检测到轮式机器人左边光强比右边的光强大150的阀值时，小车向左转；如果检测到轮式机器人右边比左边的光强小150的阀值时，小车向右转；当检测到轮式机器人左右两边光强在 150的阀值之间时，小车直前行。

在车体的上前方，安装有舵机，主要是为了实现光强传感器的左右旋转，当发现左前方光强比较强时，车头的光强传感器便继续往左旋转，进行目标搜索，同理右前方也是如此。此种做法的优势，便是可以增大小车趋光的搜索范围，加大趋光搜索力度。

D)趋光机器人主控器模块

实物图：

介绍：

MultiFLEX™2-AVR 控制器是一款小型机器人通用控制器。MultiFLEX™2-AVR 控制器功能高度集成,具有众多IO、AD 接口,能够控制R/C 舵机、机器人舵机,具有RS-232 接口和RS-422

总线接口,能够胜任常规机器人控制;MultiFLEX™2-AVR 控制器开发简单,使用图形化集成开发环境,只需编写程序逻辑流程就能够自动生成C 代码,下载到控制器后就可实现机器人的各种功能控制。开放所有底层函数接口。

功能概述：

对照图示意图2.10,MultiFLEX™2-AVR 控制器功能如下所示: ATmega128@16MHz

6 个机器人舵机接口,完全兼容Robotis Dynamixel AX12+

8 个R/C 舵机接口

12 个TTL 电平的双向I/O 口,GND/SIG/VCC 三线制

8 个AD 转换器接口(0~5V)

2 个RS-422 总线接口(可挂接1-127 个422 设备)

1 个无源蜂鸣器

过RS-232 与上位机通讯,可选无线通讯模组

用USB 接口的AVR-ISP 下载调试器

E)趋光机器人车体模块

模型图：