避障机器人的设计
机器人导航与避障系统设计与实现
机器人导航与避障系统设计与实现导航与避障系统是现代机器人领域中非常重要的一个研究方向。
通过设计和实现这样一个系统，机器人能够在未知环境中自主导航，并避免与障碍物的碰撞。
本文将介绍机器人导航与避障系统的设计方案及其实现方法。
一、引言随着人工智能和机器人技术的飞速发展，机器人在各个领域中的应用越来越广泛。
机器人导航与避障系统是其中一个重要的研究方向，其目标是使机器人能够在未知环境中实现自主导航，并且能够智能地避开障碍物。
二、设计方案1. 传感器选取机器人导航与避障系统的核心是传感器的选取和布置。
常用的传感器包括激光雷达、摄像头、超声波传感器等。
激光雷达可以提供较为精确的环境地图，摄像头可以获取环境图像进行识别，超声波传感器可以检测障碍物的距离。
2. 环境感知与地图构建机器人需要能够感知到周围环境并构建地图，以便进行导航和避障。
通过传感器获取到的数据，可以使用SLAM（Simultaneous Localization and Mapping）算法进行地图构建。
SLAM算法能够同时实现定位和地图的构建，为机器人导航提供准确的环境信息。
3. 导航算法设计导航算法是机器人能够自主导航的关键。
常用的导航算法包括A*算法、Dijkstra算法、深度优先搜索算法等。
这些算法可以根据地图信息计算出最优的路径，并指导机器人进行移动。
同时，导航算法还需要考虑到避障问题，确保机器人能够安全绕过障碍物。
4. 避障算法设计避障算法是导航与避障系统的核心部分。
通过传感器获取到的环境信息，机器人需要能够分析障碍物的位置和形状，并做出相应的避让动作。
常用的避障算法包括漫游法、VFH（Vector Field Histogram）算法、RRT（Rapidly-exploring Random Tree）算法等。
这些算法能够有效地避开障碍物并找到可行的路径。
三、实现方法1. 硬件搭建机器人导航与避障系统的实现需要搭建相应的硬件平台。
工业机器人路径规划与动态避障控制系统设计
工业机器人路径规划与动态避障控制系统设计工业机器人是现代工业生产的重要组成部分，它们在工厂中扮演着自动化生产的关键角色。
工业机器人路径规划与动态避障控制系统设计是一项关键技术，它能够保证机器人在执行任务时能够高效、安全地移动和避开障碍物。
本文将介绍工业机器人路径规划和动态避障控制系统的设计原理和方法。
工业机器人路径规划是指确定机器人从起点到达目标点所经过的路径。
路径规划的目标是使机器人在给定的工作空间内以最短的时间或最短的路径达到目标，并且避开障碍物。
常见的路径规划方法有基于图搜索算法的方法（如A*算法、Dijkstra算法）、基于采样的方法（如RRT算法、PRM算法）等。
这些算法根据机器人的运动学模型和环境地图，通过搜索和优化的方式找到全局最优或局部最优的路径。
在路径规划的基础上，动态避障控制系统设计能够帮助机器人在动态环境中避开动态障碍物。
动态避障可以通过传感器（如激光雷达、摄像头）实时感知环境中的障碍物，然后将这些信息集成到路径规划算法中，使机器人能够及时调整路径以规避障碍物。
常用的动态避障策略包括规避、绕行和停止等。
规避策略是用来避免直接碰撞障碍物，绕行策略是通过选择其他路径绕过障碍物，停止策略是在无法避让时停止机器人的移动。
为了实现工业机器人路径规划与动态避障控制系统的设计，以下是一些关键技术和方法：1. 机器人建模和运动学分析：首先需要对机器人进行建模，并分析其运动学特性。
这将有助于制定合适的路径规划算法和避障策略。
2. 环境感知和障碍物检测：利用激光雷达、摄像头等传感器实时感知机器人周围的环境，并识别出障碍物。
常用的障碍物检测方法包括基于滤波的方法、基于特征的方法等。
3. 路径规划算法选择和优化：根据机器人的运动学特性和任务需求，选择合适的路径规划算法。
同时，可以利用启发式搜索、优化算法等方法对路径进行进一步优化，以提高路径规划的效率和质量。
4. 动态障碍物预测和避让策略：利用预测算法和机器学习方法对动态障碍物进行预测，并制定相应的避让策略。
机器人路径规划与避障算法设计与实现
机器人路径规划与避障算法设计与实现随着人工智能技术的飞速发展，机器人在各个领域的应用越来越广泛。
机器人路径规划与避障是机器人导航和定位中的核心问题，对于机器人能否正常完成任务具有关键性的影响。
本文将介绍机器人路径规划与避障算法的设计与实现方法。
1. 问题描述机器人路径规划与避障是指在给定环境下，机器人需要找到从起点到目标点的最优路径，并且在路径上避开障碍物。
在实际应用中，机器人所处的环境通常是复杂且动态变化的，因此路径规划与避障算法需要具备高效、稳定、实时的特点。
2. 基本概念与方法2.1 基本概念在路径规划与避障中，需要明确几个基本概念：- 机器人自身状态：包括位置、朝向等参数，用于确定机器人当前所处的位置和姿态。
- 环境地图：用于描述机器人所处环境的信息，包括障碍物的位置、大小等。
- 目标点：机器人需要到达的目标位置。
2.2 基本方法路径规划与避障算法的基本方法可以分为离散方法与连续方法。
- 离散方法：将环境分割为离散的网格，采用搜索算法，如A*算法、Dijkstra算法等，通过遍历网格来搜索最优路径。
- 连续方法：将环境表示为连续的空间，采用优化算法，如启发式搜索算法、遗传算法等，通过优化目标函数来寻找最优路径。
3. 常见的路径规划与避障算法3.1 A*算法A*算法是一种经典的路径规划算法，它基于图搜索的思想，通过计算启发式函数来评估下一步移动的优先级。
A*算法综合考虑了路径长度和启发式函数的信息，能够找到最优路径。
3.2 Dijkstra算法Dijkstra算法也是一种常用的路径规划算法，它通过计算距离来选择下一步移动的优先级。
Dijkstra算法适用于无权图的路径规划，可以找到最短路径。
3.3 动态规划算法动态规划算法是一种优化计算的方法，可以求解具有重叠子问题性质的问题。
在路径规划与避障中，动态规划算法可以用来求解最优路径问题。
4. 避障算法设计与实现避障算法需要根据实际环境中的障碍物来确定机器人的行动策略。
避障机器人设计报告
避障机器人设计报告一、引言随着科技的不断发展，机器人在各个领域的应用越来越广泛。
其中，避障机器人作为一种能够自主感知环境并避开障碍物的智能设备，具有重要的实用价值。
本报告将详细介绍避障机器人的设计过程，包括硬件设计、软件算法、传感器选择以及实验结果等方面。
二、需求分析在设计避障机器人之前，我们首先需要明确其应用场景和功能需求。
避障机器人主要应用于物流搬运、智能家居、工业生产等领域，需要能够在复杂的环境中自主移动，并避开各种静态和动态的障碍物。
根据上述需求，我们确定了避障机器人的主要性能指标：1、能够检测到距离机器人一定范围内的障碍物，并准确测量其距离和方向。
2、能够根据障碍物的信息，实时规划出合理的运动路径，避免碰撞。
3、具有较高的移动速度和灵活性，能够适应不同的地形和工作环境。
4、具备一定的续航能力，能够持续工作一段时间。
三、硬件设计1、车体结构避障机器人的车体结构采用四轮驱动的方式，以提高其稳定性和机动性。
车身采用铝合金材料制作，既轻便又坚固。
车轮采用橡胶材质，具有良好的抓地力和减震性能。
2、驱动系统驱动系统由电机、驱动器和控制器组成。
电机选用直流无刷电机，具有高效率、低噪音和长寿命的特点。
驱动器采用脉宽调制（PWM）技术，实现对电机转速和转向的精确控制。
控制器采用单片机，负责接收传感器数据、处理算法和发送控制指令。
3、传感器系统为了实现避障功能，我们选用了多种传感器，包括超声波传感器、红外传感器和激光雷达传感器。
超声波传感器：用于检测远距离的障碍物，测量精度较高，但容易受到环境干扰。
红外传感器：用于检测近距离的障碍物，响应速度快，但测量范围较小。
激光雷达传感器：能够提供高精度的三维环境信息，但成本较高。
通过合理配置和融合这些传感器的数据，可以实现对机器人周围环境的全面感知。
4、电源系统电源系统采用锂电池组，为机器人提供稳定的电力供应。
同时，配备了电源管理模块，对电池的充电和放电进行监控和保护，延长电池的使用寿命。
机器人视觉导航与避障系统设计
机器人视觉导航与避障系统设计随着人工智能和机器人技术的发展，机器人视觉导航与避障系统在许多领域中扮演着重要角色。
这种系统可以使机器人自主地感知和理解环境，通过视觉信息进行导航，并避免碰撞障碍物。
在本文中，我们将探讨机器人视觉导航与避障系统的设计原理和关键技术。
一、机器人视觉导航系统设计原理机器人视觉导航系统的设计原理基于计算机视觉技术和路径规划算法。
首先，机器人需要通过摄像头或激光雷达等传感器获取环境中的图像或深度信息。
然后，使用计算机视觉技术对这些数据进行处理和分析，以提取出环境的关键特征，例如墙壁、障碍物和道路等。
接下来，系统将使用路径规划算法根据目标位置和环境特征生成安全的导航路径。
最后，机器人根据导航路径和实时感知数据进行导航和避障。
二、机器人视觉导航系统设计关键技术1. 特征提取与分析机器人视觉导航系统的关键技术之一是特征提取与分析。
通过图像处理和计算机视觉算法，机器人可以从传感器获取的数据中提取出关键的环境特征，例如边缘、直线和角点等。
这些特征可以用于建立环境地图和路径规划。
2. 环境建图环境建图是机器人视觉导航系统中不可或缺的一部分。
通过将特征提取的结果与实时感知数据相结合，机器人可以建立准确的环境地图。
环境地图可以提供给路径规划算法，帮助机器人规划安全的导航路径。
3. 路径规划与控制路径规划是机器人视觉导航系统中的另一个关键技术。
基于环境地图和目标位置，路径规划算法可以生成机器人的导航路径。
同时，路径规划还要考虑到机器人的动力学限制、避障约束和导航效率等因素。
生成的路径将被传递给机器人的控制系统，以实现实时导航和避障。
4. 障碍物检测与避障障碍物检测与避障是机器人视觉导航系统中最关键的技术之一。
通过实时感知数据和环境地图，机器人可以检测到障碍物的位置和尺寸。
基于这些信息，机器人可以采取相应的避障策略，例如绕行、转向或减速等。
同时，障碍物检测与避障还需要考虑到时间效率和鲁棒性等因素。
自动寻迹避障轮式机器人--综合实验设计报告
专业综合实验设计报告项目：自动寻迹避障轮式机器人班级：电133姓名：学号：1312021067同组同学：学期：2016-2017-1一、实验目的和要求1.1实验目的自动循迹、智能避障机器人是一个与电气工程专业有着密切关系的实际工程装备，本综合实验以此为依托，把轮式机器人能够沿设置的道路路线运动作为控制目标，完成从模型建立、控制方案确定、控制参数仿真分析、硬件线路设计到实物机械安装、硬件安装调试、控制程序编写集成、系统调试等步骤过程的训练。
本实验涉及到《电路分析》、《电子技术》、《电力电子技术》、《电机学》、《电力拖动》、《自动控制原理》、《传感器与检测技术》、《电机控制技术》等课程的理论和实验知识。
是学生接触实际电气工程专业复杂工程问题的重要及关键途径。
通过实验培养学生实践动手能力，运用现代工程工具和信息技术工具的能力，分析和解决实际工程问题的能力。
从而使学生初步能够解决主要涉及电气工程专业知识的复杂工程问题。
1.2实验要求要求同学综合运用课程的理论和实验知识，以轮式机器人能够以一定的速度沿设置的道路路线运动作为控制目标（技术指标为：机器人行走速度≥1m/s，行走偏离导航线程度≤2/3车身宽度），要求完成从模型建立、控制方案确定、控制参数仿真分析、硬件线路设计到实物机械安装、硬件安装调试、控制程序编写集成、系统调试等实验步骤。
具体要求为：1）检索资料，对轮式机器人的发展状况，当前的研究热点，技术发展的现状，发展趋势有所了解，查阅工程规范文件、产品样本、使用说明，了解实际系统运行时必须遵守的工程规范和系统实现时所受到的商用产品的实际限制。
2）理解轮式机器人的机械结构，用CAD软件绘制机械零部件的加工图纸，安装轮式机器人。
3）综合运用物理特性分析法和实验参数测定法建立轮式机器人的数学模型，必要时在工作点附近近似线性化，以获得线性数学模型。
4）设计轮式机器人控制系统的硬件系统，包括控制芯片的选型，外围电路的设计，传感器类型型号的选择、功率驱动电路的选择、人机交互部件的选择，掌握所选择元器件、部件的性能、用法。
机器人避障技术研究与实现
机器人避障技术研究与实现当今社会，机器人成为热门的研究方向之一。
机器人可以减轻我们的工作负担，提高工作效率，同时还可以处理一些危险或高风险的任务，如火灾救援等。
而机器人避障技术是机器人实现自主行动的关键技术之一。
本文将介绍机器人避障技术的研究与实现。
一、机器人避障技术的研究1. 传感器技术机器人要实现避障，首先需要通过传感器来获取环境信息，主要包括视觉传感器、声音传感器、触觉传感器等。
其中，视觉传感器是机器人获取环境信息最为常用的手段，通过摄像头拍摄环境图像，并通过图像处理技术来识别障碍物。
2. 人工智能技术人工智能技术是机器人避障的另一项重要技术。
通过人工智能可以让机器人自主学习，根据获取的信息进行判断和决策，从而实现自主避障。
目前，机器人避障的算法主要有基于神经网络的算法、基于遗传算法的算法、基于模糊逻辑的算法等。
3. 路径规划技术机器人避障的第三项重要技术是路径规划技术。
在获取环境信息后，机器人需要通过路径规划找到一条避开障碍物的最佳路径。
路径规划主要有A*算法、Dijkstra算法等。
二、机器人避障技术的实现在研究了机器人避障的技术之后，我们需要考虑如何将这些技术实现在机器人上。
下面我们将介绍一种基于开源硬件平台Arduino的机器人避障技术实现方式。
1. 材料清单Arduino Uno开发板红外传感器模块小型直流电机小型轮胎面包板线材2. 硬件连接将Arduino Uno开发板与面包板相连，将红外传感器模块与开发板连接，然后把电机与轮胎相连。
最终设计图如下：3. 程序设计机器人的程序设计分为两部分：一个是遥控程序，用于控制机器人的方向；另一个是自主程序，包括避障和运动控制。
遥控程序代码：```#include <SoftwareSerial.h>SoftwareSerial mySerial(8,9);void setup(){Serial.begin(9600);mySerial.begin(9600);}void loop(){if (Serial.available()){mySerial.write(Serial.read());}if (mySerial.available()){Serial.write(mySerial.read());}}```自主程序代码：```#define Motor1 5 // 定义电机1输出引脚#define Motor2 6 // 定义电机2输出引脚#define eatPin 2#define right 3#define left 4int isOnEat = 0; // 判断是否在黑线上int middleSensorValue; // 中间红外传感器的值void setup(){pinMode(eatPin, INPUT);pinMode(left, INPUT);pinMode(right, INPUT);digitalWrite(eatPin, HIGH);Serial.begin(9600);pinMode(Motor1, OUTPUT);pinMode(Motor2, OUTPUT);}void loop(){middleSensorValue = digitalRead(eatPin);if (middleSensorValue == 0){goStraight(); // 如果机器人在黑线上，则直行}else // 否则寻找路径进行避障{if (digitalRead(left) == LOW && digitalRead(right) == HIGH) {turnLeft();else if (digitalRead(left) == HIGH && digitalRead(right) == LOW){turnRight();}else{back();}}}void goStraight(){analogWrite(Motor1, 180);analogWrite(Motor2, 180);}void turnLeft()digitalWrite(Motor1, LOW); analogWrite(Motor2, 150); }void turnRight(){digitalWrite(Motor2, LOW); analogWrite(Motor1, 150); }void back(){digitalWrite(Motor1, LOW); digitalWrite(Motor2, LOW); delay(500);digitalWrite(Motor1, LOW); analogWrite(Motor2, 150); delay(500);}这段程序代码是基于Arduino开发板的，通过红外传感器模块识别障碍物，通过电机控制机器人的移动方向。
机器人导航与避障系统设计与实现
机器人导航与避障系统设计与实现随着科技的不断发展，机器人已经逐渐融入我们的生活。
机器人在工业生产、医疗保健、家庭服务等领域发挥着越来越重要的作用。
其中，机器人导航与避障系统是机器人必备的基本功能，它能够使机器人自主感知环境并进行路径规划以实现导航与避障。
机器人导航系统是指机器人在未知环境中自主探索、感知并规划路径的能力。
在导航过程中，机器人需要通过各种传感器获取环境信息，比如激光雷达、摄像头、超声波等。
激光雷达可以提供高精度的距离和方位信息，摄像头可以获取环境图像，超声波可以用来检测障碍物的距离。
通过这些传感器的协同工作，机器人可以建立环境模型，并根据模型进行路径规划。
在机器人导航中，路径规划是一个关键的环节。
路径规划的目标是为机器人找到一条安全、高效的路径，使其从起始点到目标点。
路径规划算法有很多种，常用的算法包括A*算法、Dijkstra算法、动态规划算法等。
这些算法根据机器人所处的环境不同，选择合适的路径规划策略。
例如，当机器人在宽敞的空旷环境中行动时，可以选择A*算法进行路径规划；而在狭窄复杂的环境中行动时，可以选择遗传算法或蚁群算法等进行路径规划。
除了导航，机器人还需要具备避障能力。
避障是指机器人能够根据感知到的障碍物信息，自主避开障碍物或绕过障碍物。
避障系统的设计需要依赖于传感器获取的环境信息以及路径规划系统提供的路径。
常用的避障策略包括静态避障和动态避障。
静态避障是指机器人避开静止不动的障碍物，例如，墙壁、柱子等；动态避障则是指机器人需要实时感知和避开移动的障碍物，例如其他移动的机器人、行人等。
为了实现避障功能，常用的方法有障碍物检测、路径重规划以及运动控制。
机器人通过障碍物检测可以获取到障碍物的位置信息，然后将这些信息输入到路径规划系统中，进行路径规划和规划的更新。
最后，机器人根据规划好的路径进行运动控制，以实现避障。
在机器人导航与避障系统的设计与实现中，还会面临一些挑战。
首先，机器人需要能够准确感知环境，对环境中的各种物体进行识别与分类。
基于单片机的智能避障寻路机器人系统设计
系统供 电采用 Ｄ Ｃ—Ｄ Ｃ方 式 ， 考 虑直 流 电机对 电源 的要 求， 直 流 电机 直 接 由 ７ ． ４ Ｖ ／ Ｄ Ｃ电池供 电， 其 他 模 块 均 由 Ｌ Ｍ２ ５ ９ ６模块将 ７ ． ４ Ｖ电压转化 为 ５ Ｖ ／ Ｄ Ｃ的 电源提供 。
２ 系统硬件设计 与实现
２ ． １ 信 号检 测 模 块
用 Ｈ桥式驱动 电路 Ｌ ２ ９ ８ Ｎ驱 动模块 ， 通 过单 片机 给予 Ｌ ２ ９ ８ Ｎ 电路 电平信号来控制小车的起停 和转 向。
２ ． ３ 电 源 模 块
本设计 主要研究小 车的避障 寻路 功能。此处 的障碍分 为 两类——正 面阻挡物和地面障碍（ 如坑洼 、 高空 ） 。当超声波检 测 障碍物距离大于设定值且 路面正 常时 ， 小 车正常前 进 ； 当超 声波检测障碍物距离小于设定值或 路面情况 有异常时 ， 小车采 取 相应 的避 障措施 ， 如减速 、 转 向或停 止前进 。由于超声 波在 距 离检测方 面定位较准确 ， 且价 格便 宜 ， 所 以采用 超声波 传感
要： 设 计 了一 种 基 于 ＭＳ Ｐ ４ ３ ０单 片机 的智 能 避 障 寻 路 机 器 人 系统 ， 系统 主 要 由超 声 波 测 距模 块 、 红 外 检 测 电路 及 ｌ ８ Ｏ 。
摆臂舵机模块 的直流电机 小车组成。通过 超声波测距 、 红外检测、 直流 电机控制和 Ｐ ＷＭ 控制等技术 ， 实现 小车 系统 实时
技术研 发
Ｔ Ｅ Ｃ Ｈ Ｎ ｏＬ ０ Ｇ Ｙ Ａ Ｎ Ｄ ＭＡ Ｒ ＫＥ Ｔ
基 于 单 片 机 的 智 能 避 障 寻 路 机 器 人 系统 设 计
五年级机器人避障教学设计教案
五年级避障教学设计教案一、教学目标：1. 知识与技能：（1）让学生了解的基本概念和发展历程。
（2）培养学生使用编程软件进行编程的基本技能。
（3）培养学生利用传感器进行避障的能力。
2. 过程与方法：（1）通过小组合作、讨论的方式，培养学生团队协作能力。
（2）利用编程软件，培养学生动手实践、解决问题的能力。
（3）通过设计、调试、优化程序，培养学生科学探究能力。
3. 情感态度与价值观：（1）培养学生对技术的兴趣和好奇心。
（2）培养学生勇于挑战、克服困难的信心。
（3）培养学生热爱科学、乐于探索的精神。
二、教学内容：1. 基本概念和发展历程。
2. 编程软件的使用方法和基本操作。
3. 传感器的作用和避障原理。
4. 避障程序的设计与调试。
三、教学重点与难点：1. 教学重点：（1）避障程序的设计。
（2）编程软件的基本操作。
（3）传感器在避障过程中的作用。
2. 教学难点：（1）避障程序的调试与优化。
（2）编程软件的高级功能运用。
四、教学准备：1. 硬件：教育套件、电脑、投影仪等。
2. 软件：编程软件、教学课件等。
3. 场地：教学实验室。
五、教学过程：1. 导入：（1）教师简要介绍的基本概念和发展历程。
（2）激发学生兴趣，引导学生思考避障的原理。
2. 知识讲解：（1）教师讲解编程软件的使用方法和基本操作。
（2）教师讲解传感器的作用和避障原理。
3. 实践操作：（1）学生分组，每组设计一个避障程序。
（2）学生动手实践，编写、调试程序。
（3）教师巡回指导，解答学生疑问。
4. 成果展示：（1）每组展示自己的避障程序。
5. 拓展延伸：（1）学生探讨避障程序的优化方法。
（2）引导学生思考技术在现实生活中的应用。
6. 课堂小结：7. 作业布置：（1）巩固编程软件的基本操作。
（2）设计一个简单的避障程序。
8. 课后反思：六、教学评价：1. 过程性评价：观察学生在课堂上的参与程度、合作能力和问题解决能力。
2. 成果性评价：评估学生设计的避障程序的创意、功能性及稳定性。
移动机器人的避障实验设计源程序流程图
---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ 移动机器人的避障实验设计+源程序+流程图摘要:随着科学技术的日益，机器人越来越融入到人们的生活。
近年来，特别是智能机器人的开发与研究引起了很多学者的关注。
其中，机器人的避障问题成为了机器人研究的热点。
传统的避障方法如可视图法、栅格法、自由空间法等算法可以解决障碍物信息己知时的情况。
但在试验条件确定的情况下，很多方法就比较复杂，因此，我根据现有的红外探头进行了简单的避障算法设计。
算法设计出来之后，对小车建立运动学模型，主要分为两块，一个是小车自身的运动学模型，一个是避障算法的建模。
建好之后就编程控制小车的运动，试验得到数据。
5267关键词：移动机器人避障算法运动学红外测距Mobile robot obstacle avoidance test design1 / 22Abstract:With the growing science and technology, robots become more integrated into people's lives.In recent years, in particular the development and research of intelligent robots has aroused the concern of many scholars.Robot obstacle avoidance has become a hot research spot.Traditional obstacle avoidance algorithm such as view method, grid method, free space method can solve obstacle information knownsituation.However, a lot more complicated in the case of the test condition determining.Therefore, in accordance with existing infrared probe I do simple obstacle avoidance algorithm design,Algorithm is designed, the kinematic model is established on the robot, mainly pided into two, one is the kinematic model of the trolley, another is obstacle avoidance algorithm modeling. Modeling programmed to control the movement of the trolley, then get the test data.Key words：Mobile robot, Obstacle avoidance algorithm, Kinematics, Infrared range目录---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ 目录1绪论41.1引言41.2机器人概述41.3移动机器人国内外发展现状6其中移动机器人的智能避障更是机器人研究领域的研究热点。
机器人路径规划与避障算法设计
机器人路径规划与避障算法设计随着人工智能技术的不断发展，机器人在日常生活、工业生产等领域的应用越来越广泛。
机器人的路径规划与避障算法设计是机器人导航和避障能力的关键，对机器人的性能和安全性有着重要影响。
本文将介绍机器人路径规划和避障算法的基本概念和设计方法，并探讨其在实际应用中的一些关键问题。
1. 机器人路径规划的基本概念机器人路径规划是指在已知环境中确定机器人从起点到目标位置的路径。
机器人路径规划可以分为全局路径规划和局部路径规划两个阶段。
全局路径规划是在静态地图中进行的，目标是找到机器人从起点到目标位置的最优路径。
而局部路径规划是在动态环境中进行的，主要用来调整机器人在当前位置附近的移动。
2. 机器人路径规划的方法机器人路径规划的方法可以分为基于搜索的方法和基于优化的方法两大类。
基于搜索的方法主要有A*算法、Dijkstra算法和广度优先搜索算法等。
这些算法通过遍历地图搜索最短路径，可以有效地解决机器人在静态环境中的路径规划问题。
而基于优化的方法则是通过建立数学模型和优化算法，来寻找机器人的最优路径。
其中最著名的方法是动态规划和贪心算法。
3. 机器人避障算法的基本概念机器人避障算法是指在未知或动态环境中，根据机器人传感器获取的信息来规避障碍物，以保证机器人的安全运行。
机器人避障算法可以分为基于机器人模型和基于传感器的方法两大类。
基于机器人模型的方法通过构建机器人的碰撞模型和环境模型，来判断机器人与障碍物之间的关系，并进行路径规划。
而基于传感器的方法则是通过机器人的传感器获取障碍物信息，以决策机器人的移动方向。
4. 机器人避障算法的方法机器人避障算法的方法可以分为静态避障和动态避障两类。
静态避障是指处理静止障碍物，如墙壁、家具等。
常用的方法有基于几何模型的避障算法和基于图像处理的避障算法。
动态避障是指处理运动障碍物，如人、其他机器人等。
常用的方法有基于激光雷达的避障算法和基于视觉跟踪的避障算法。
未知环境下机器人避障设计研究
Ｌ Ｉ Ｕ Ｈｕ ａ ｎ， ＷＡＮＧ Ｊ ｉ ａ ｎ， Ｌ Ｉ Ｊ ｉ ｎ － ｆ ｅ ｎ ｇ ，Ｌ Ｉ Ｊ ｉ ｎ － ｎ ａ
（ Ｓ ｈ ｅ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｅ ｍ ｉ ｃ Ｍ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｌ ｉ ａ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ Ｓ ｈ ｅ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ １ １ ０ １ ４ ２ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
中图分类号 ： Ｔ Ｈ１ ６ ； Ｔ Ｐ ２ ４ ２ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ １ — ３ ９ ９ ７ （ ２ ０ １ ３ ） １ ０ — ０ ２ ３ ６ — ０ ３
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ Ｒｏ ｂ ｏ ｔ Ｏｂ ｓ ｔ ａ ｃ ｌ ｅ Ａｖ ｏ ｉ ｄ ａ ｎ ｃ ｅ ｉ ｎ Ｕｎ ｋ ｎ ｏ ｗｎ Ｅｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ
机 械 设 计 与 制 造
Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｒ ｙ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ＆ Ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ １ ０月
未知环境 下机 器人避 障设计研 究
刘 欢， 王 健， 李金凤 ， 李金娜
（ 沈 阳化工大学， 辽宁 沈 阳 １ １ ０ １ ４ ２ ）
Ｋｅ ｙ Ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： Ｒ ｏ ｂ ｏ ｔ ； Ｑ－ Ｌ ｅ ａ ｒ ｍｎ ｇ Ａｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ； Ｏ ｂ ｓ ｔ ａ ｃ ｌ ｅ Ａｖ ｏ ｉ ｄ ａ ｎ ｃ ｅ ； Ｎ ｅ ｕ ｒ ａ ｌ Ｎ ｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ
室内自主机器人的实时避障与导航系统的设计与实现
室内自主机器人的实时避障与导航系统的设计与实现摘要本文根据ABU2007机器人大赛的规则要求，对机器人的控制系统和调试方法做了比较深入的探索，并实际完成了所有机器人的软件控制系统。
机器人采用了TI公司的TMS320LF2407A作为核心控制器，使用EP1C3T144C8作为外设控制器，很好地解放了核心对外设的接口控制，使得DSP能够更加高效地用于定位计算。
本文成功解决了机器人导航过程中的定位、累计误差修正、路径规划以及避障等问题，使其运动多线多样化，提高了机器人的灵活性和可靠性。
另外，本文在机器系统中引入了无线调试系统，使得机器人在运行过程中的各种信息变的可控可观测，极大地加快了系统的调试进度。
同时，调试系统的PC端程序可以生成机器人的路线代码，使得机器人策略路线的制定更加方便可靠。
整个机器人系统在经过长时间的实地测试与改进后，基本达到了设计要求，为本次成功参赛垫定了坚实基础，也为以后机器人控制系统的设计积累了十分宝贵的经验。
关键词：机器人，定位，路径规划，避障，无线调试，DSPDesign and Implementation of Real-Time Navigation and Obstruction Avoidance for Indoor Autonomic Mobile RobotAbstractIn this page, we have made a deep research about the robot control system and the debug method according to the subject and rule of the ABU2007 contest, then we finished the software control system of all the robots. The system use TI’s product TMS320LF2407A to be the core controller, and the FPAG EP1C3T144C8 as the assistant controller, which works very well to make the DSP computes more effectively. This page resolves the localization, correcting of accumulative total error, path plan and avoiding the obstruction successfully, which makes the robots have more path to move, and improves the moving agility and reliability of the robots. Additionally, we developed a wireless debug system, so that we have a real-time program to watch the trace and parameters that we are interested in. We can change the important parameters of the robots and set the path by the real-time control program. The hole system has been tested and improved for a long time. It reach the design goal basically, so that we can join the contest successfully, and also gives much important experience to the following design.Keywords: localization, path plan, obstruction avoidance, wireless debug, DSP目录1绪论 (1)1.1 室内自主机器人导航与壁障系统的发展现状 (1)1.2 ABU大学生机器人电视大赛背景资料 (1)1.3 赛事现状和技术概况 (2)2课题背景 (3)2.1 比赛场地介绍 (3)2.2 机器人 (3)2.3 积分规则 (4)2.4 方案总体 (4)2.5 具体方案 (4)3机器人控制电路分析与设计 (6)3.1 硬件选型 (6)3.2 地址映射 (6)3.3 FPGA外设控制器 (6)3.4 电机驱动 (7)3.5 印刷电路板 (8)4机器人控制软件分析与设计 (9)4.1 定位方式介绍 (9)4.2 机器人定位系统 (11)4.3 机器人导航算法 (13)4.4 机器人避障策略 (14)4.5 路径规划算法 (15)4.6 超时处理 (17)4.7 软件系统 (17)5无线调试系统 (19)5.1 无线串口收发器 (19)5.2 串口通讯协议 (19)5.3 PC端控制程序 (19)6总结 (21)致谢 (23)参考文献 (24)附录 (25)附录一：机器人实物图 (25)附录二：定位算法源代码 (26)附录三：路径规划核心源代码 (27)1绪论机器人是一类能够自动完成某项功能的机械系统，机器人通过传感器和执行机构与外界进行信息物理和交互，处理器负责处理传感器采集来的信息并将相应的控制命令送给执行机构执行。
超声波避障小车设计
超声波避障小车设计引言：随着科技的不断发展，人们对机器人的需求越来越大。
超声波避障小车是一种能够利用超声波测距技术进行环境感知和避障的智能机器人。
本文将介绍超声波避障小车的设计方案及其原理、实现和应用。
一、设计方案：1.1硬件设计：1.1.1小车平台设计：小车平台应具备良好的稳定性和可扩展性，可以根据需要添加其他传感器或执行器。
常见的平台材料有金属和塑料，可以根据实际需求选择适合的材料。
1.1.2驱动电机选择：驱动电机应具备足够的功率和转速，以保证小车的运动能力。
一般可以选择直流无刷电机或步进电机。
1.1.3超声波传感器安装：超声波传感器通过发射和接收超声波信号，实现对周围环境的测距。
传感器应安装在小车前方，可以通过支架或支架固定在小车上。
1.2软件设计：1.2.1运动控制程序：运动控制程序通过控制驱动电机的转速和方向，实现小车的前进、后退、转弯等运动。
可以使用单片机或开发板来编写控制程序。
1.2.2避障算法：避障算法是超声波避障小车的核心功能。
当超声波传感器检测到前方有障碍物时，小车应能及时做出反应，避免与障碍物碰撞。
常见的避障算法包括简单的停止或转向，以及更复杂的路径规划算法。
二、工作原理：超声波避障小车的工作原理是通过超声波测距模块对周围环境进行测量和感知。
超声波传感器发射超声波信号，当信号遇到障碍物后会反射回传感器，通过测量反射时间可以计算出距离。
根据测得的距离，小车可以判断是否有障碍物，并采取相应的措施进行避障。
三、实现步骤：3.1搭建小车平台：根据设计方案搭建小车平台，安装驱动电机和超声波传感器。
3.2连接电路：将驱动电机和超声波传感器与单片机或开发板连接，建立电路连接。
3.3编写控制程序：利用编程语言编写运动控制程序，实现小车的基本运动功能。
3.4设计避障算法：根据需求设计避障算法，实现小车的避障功能。
3.5调试和测试：对小车进行调试和测试，确保其正常工作。
四、应用领域：超声波避障小车在工业自动化、家庭服务、教育培训等领域具有广泛的应用前景。
红外避障机器人毕业设计
红外避障机器人毕业设计As a person, we must have independent thoughts and personality.摘要随着红外物理与技术的不断发展, 红外探测技术已广泛地应用于军事、煤矿的安全生产等各个领域。
把目标或目标区域的红外辐射聚焦在探测器上红外接收光学系统的基本作用, 通常情况下其结构类似于普通的接收光学系统, 但由于工作波段为红外波段, 其光学材料和镀膜必须和它的工作波长相匹配。
针对题目的要求，我们设计了一款简易的红外避障小车。
电路设计主要有以下四个模块：传感器模块（红外发射和接收器），控制模块（AT89S52），执行模块（伺服电机），电源模块。
传感器模块主要通过对左、右红外传感器的信号分别进行采集，传送给控制模块。
控制模块对采集来的信号进行处理，做出比较后把控制信号传送给执行模块。
配合正确的软件设计，小车能够在设计的赛道中准确快速地完成行走任务。
关键词：红外；避障；传感器AbstractAll bodies has its own infrared radiation characteristics. For studying the various objects of infrared radiation, people useideal─absolute blackbody radiation body (hereinafter referred to as in bold) the benchmark. Can absorb all the incident radiation and not the reflection of the object is called in bold. Good absorber must have also been good radiation body, so the blackbody radiation efficiency is highest, the radiation rate than a 1. Any real objects of radiation emission quantity and the same temperature blackbody emission of quantity of launch than, called the object than radiation rate, its value is always less than 1. The object than radiation rate, and the material object types, characteristics, temperature, surface other factors, such as the wavelength.According to the topic request, we design a simple infrared obstacle avoidance of the car. The circuit design basically has the following four modules: sensor module (infrared transmitter and receiver), control module (AT89S52 devices), executive module (servo motor), power supply module. Sensor module mainly through tothe left and right of the infrared sensor signal, respectively the collection, transfer to the control module. Control module to the acquisition of signal processing, make more the control after signals to execute module. The software design includes basic car to walk, walk, the combination of infrared obstacle avoidance program design, such as walking strategy improvement, through to the infrared signal processing to achieve the best car walk path.Cooperate with the right software design, the car can in the design of the track accurately and rapidly finish walking task.Keywords: infrared; Obstacle avoidance; sensor目录第一章绪论.................................. 错误!未定义书签。
五年级机器人避障教学设计教案
五年级避障教学设计教案第一章：课程导入1.1 教学目标让学生了解的基本概念和应用领域。
引发学生对避障能力的兴趣，激发学习热情。
1.2 教学内容的定义和分类。
避障技术的应用场景。
1.3 教学方法采用问题导入法，引导学生思考的作用和避障技术的意义。
1.4 教学准备模型或图片。
相关应用场景的图片或视频。
1.5 教学步骤1. 向学生介绍的基本概念，引导学生了解在现实生活中的应用。
2. 展示不同类型的，让学生了解的多样性。
3. 提问学生对的看法和能够做什么，引导学生思考的作用。
4. 引出避障技术的重要性，展示相关应用场景的图片或视频。
第二章：避障原理2.1 教学目标让学生了解避障原理的基本概念。
培养学生对避障技术的理解和应用能力。
避障原理的定义和分类。
常见避障传感器及其作用。
2.3 教学方法采用讲授法，为学生讲解避障原理的基本概念。
采用小组讨论法，让学生分组讨论不同避障原理的优缺点。
2.4 教学准备避障传感器的实物或图片。
相关教学资料。
2.5 教学步骤1. 向学生讲解避障原理的基本概念，包括避障原理的定义和分类。
2. 介绍常见的避障传感器及其作用，展示避障传感器的实物或图片。
3. 让学生分组讨论不同避障原理的优缺点，鼓励学生提出问题和观点。
5. 布置课后作业，让学生进一步巩固避障原理的知识。
后续章节待补充。
第六章：避障传感器介绍6.1 教学目标让学生了解不同类型的避障传感器及其工作原理。
培养学生使用避障传感器进行避障的实践能力。
6.2 教学内容避障传感器的种类及其工作原理。
如何在上安装和使用避障传感器。
采用实验演示法，展示避障传感器的工作原理和安装方法。
采用实践操作法，让学生亲自动手安装和使用避障传感器。
6.4 教学准备避障传感器的实物。
模型。
6.5 教学步骤1. 向学生介绍不同类型的避障传感器及其工作原理，展示避障传感器的实物。
2. 演示如何在上安装和使用避障传感器，让学生了解避障传感器的使用方法。
3. 将学生分成小组，每组分配一个模型和一些避障传感器，让学生亲自动手安装和使用避障传感器。
智能避障机器人设计文献综述
智能避障机器人设计文献综述智能避障机器人是一种能够根据环境信息自主避开障碍物的智能机器人。
它具有广泛的应用前景，例如在户外、仓库、医院、清洁行业等各个领域中可以发挥重要的作用。
为了实现智能避障功能，需要结合传感器技术、数据处理算法以及动作控制方法等多个方面的知识。
本文将从传感器、路径规划以及动作控制等方面进行综述。
智能避障机器人的传感器设计是实现避障功能的关键。
目前常用的传感器包括超声波传感器、红外线传感器、激光雷达、视觉传感器等。
超声波传感器可以通过发送超声波信号并接收回波来测量到障碍物的距离，但精度较低；红外线传感器可以通过红外线信号的反射来检测前方障碍物的距离和形状，但对于透明物体无法有效检测；激光雷达能够精确地测量到物体的距离和方向，但成本较高；视觉传感器可以通过拍摄周围环境图像，并通过图像处理算法来判断前方是否有障碍物。
常见的图像处理算法包括边缘检测、颜色识别、深度学习等。
传感器选择要根据具体的应用场景和预算来决定。
路径规划是智能避障机器人实现避开障碍物的关键技术之一、常见的路径规划算法包括A*算法、Dijkstra算法、动态窗口方法等。
A*算法是一种启发式算法，在过程中综合考虑节点的距离和预估的剩余距离，以找到最短路径。
Dijkstra算法是一种无启发式算法，通过将起点到当前节点的最短路径保存在一个优先队列中来找到最短路径。
动态窗口方法是一种逐步的方法，通过不断调整机器人运动的速度和方向来避开障碍物。
路径规划算法的选择要根据机器人的动力学模型、环境地图以及运动约束等因素来决定。
动作控制是实现智能避障机器人运动的关键技术。
常见的动作控制方法包括PID控制、模糊控制、神经网络控制等。
PID控制是一种基于误差和误差变化率的控制方法，通过调整控制器的比例、积分和微分参数来实现稳定的控制。
模糊控制是基于模糊逻辑的控制方法，通过建立模糊规则来实现对输入-输出关系的控制。
神经网络控制是基于神经网络的控制方法，通过对神经网络进行训练来实现对输入-输出映射的学习。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
觉器 官 ，相 当于人 的 眼、耳 、皮肤 等 ，
２ ． ３ 轮式 寻迹机器 人各组 成部件控 部 分构成 ，它们分为：发送器 ，接收器和
检测电路 。
它 包括 内传感 器和 外传 感器 。 电脑 是机 制 原理 器 人 的指挥 中心 ，相 当于人 脑或 中枢神 经 ，它 能控 制机器 人各 部位 协调动 作 ； ２ ． ３ ． １伺服 电动机的控制原理
『
一 羹 ： ４ ：
ｉ ］
移动 ，通过脉冲计数得到位移 的度量 。
光 电传 感器 原 理 ： 电传 感器 是 通 过 把
光强度 的变化转换成 电信号的变化来 实现 控制 的。光 电传感器在一般情况 下，有三
或 外部 环境 变化信 息 的传感 器是 它 的感
图１ Ａ Ｖ Ｒ 单 片 机 结 构 方 块 图
几乎渗透到所有领域 。 ２ ． 硬件 设计
最重要 的部 分 。在 内部它控 制机器 人 上
各 个部 件 的协调动 作 ；对外 部 ，通 过采 均匀相 间排列构成的光学元件 ，也可说是 集 和 分析机 器人 上 的各 种传 感器传 回的
一
种在基体上刻制有等间距 的均匀分布条
２ ． １机 器人系统的构 成
Ｉ Ｉ 》 》 》 宣子 界
避 障机器人 的设计
葛先雷 南京化工职业技术学院
【 摘 要 】在机器人避障问题 中， 为 了便对周围的事物和环境作 出 判断，机器人在不同的方向上都安装有传感器。 由于不同的传感器上接受
着不同的信 息，传感器越 多， 对 同一事物反馈的信息越多，必然会 ｇ ｌ 起冲突现象的发生，直接影响了机器人对周 围事物的正确判断和避障的 效率。因此，冲突分解能力的好坏就成了机器人准确、高效避障的关键。在各种冲突分解算法 中，树形算法是一种较有效的分解方法 ，所以 本文以轮式机器入 的避障问题作为研 究对象，在对典型障碍物避障试验中大量试验数据分析 的基础上 ， 使用 了二叉树冲突分解 的方法对避障 问题进行 了 分析和研究，运用基于二叉树冲突分解 的避障方法，并且在单片机轮式机器人上进行 了实验验证。 【 关键词 】机器人 ； 避障 ；冲突分解 ； 树形算法；二叉树
机 器 人 控 制 的 电机 一 般 分 为 “闭 环
信 息处 理装置 （ 电子计 算机 ） ，是人 与 控 制 ”和 “ 开环控 制 ”两 大类 ，开环 常 机器 人沟 通 的工具 ，可 根据 外界 的环境 用 的是 步进 电机 ， 闭环 控制 上常 用 的是
器 蚤
圈２ 光 电传 感 器 原 理 圈
一
３ ６一 闩反 啄 ・１ ／ ２ ０１ ３
电子世界 《 《 《
变化 、灵活变更机器人的动作 。 ２ ． ２单片机控制原理介 绍和分析
单 片微 型计 算机就 是将Ｃ Ｐ Ｕ 、Ｒ Ａ Ｍ 、
伺 服 电机 。伺服 电动机 是 一种根 据控 制
２ ． ４ 移动机 器人 实验各组 成部 分介
信 号 的要求 而执 行动作 的电动机 。在 自 绍平台组成
于 提供 内部 的直流 马达 和控 制线路 所 需
产 模式 ，把 人从危 险 、恶劣 、繁重 的工
在 单片机 机器 人 中，单 片机相 当 于 的能量 ，电压一般在４ Ｖ ￣６ Ｖ 之间 。 ２ ． ３ ． ２光栅位移检测传感器控制原理 光栅是等节距的透光和不透光 的刻线
作 环境 下解 放 出来 等方 面 ，显示 出极 大 机 器 人 的大脑和 指挥 中心 ，是机 器人 中 的优越 性 。机器人 的应 用越 来越广 泛 ，
动 控制 系统 中作 为执 行原件 。它 将输入
２ ． ４ ． １ 平 台 组 成
Ｒ Ｏ Ｍ 、定时／ 计 数器和多种接 口都集成 到一 的 电压 信号 转变成 转轴 的角 位移 或角速 块集成电路芯片上 的微型计算机。因此 ，
机器人实验平 台由底盘、兼容５ １ 平 台
度 ，因此非 常适合 于单 片机 控制 。标准 Ａ Ｖ Ｒ — Ｉ Ｓ Ｐ 下载实验板 （ 带Ａ Ｔ ｍ ｅ ｇ ａ ８ ５ １ ５ Ｌ ）、２
器 人 靠 它 来 ” 走 路 ” 。 感 知 机 器 人 自 身
的 ，这 种刻 线 （ 或 称栅 线 ）的 白色 宽度
为ａ ，黑色宽度为ｂ ，通常情况 下ａ ＝ ｂ 。一 般ａ ＋ ｂ 称为光栅栅距 ，或称为光栅 常数。
当 光 栅 运 动 时 ，光 电元 件 测 条 纹 的
［ ［ 銮
数据 ，随着 外部 环境变 化 ，不 断的进 行 纹的光学元件 。光栅的表面 刻有规则排列
基 于传 感 器路 径规 划 的机器 人是 一 信 息反 馈和 调整 ， 以便 灵活 调整机 器人 和规则形状 的刻线，这些刻线可 以是透光 面行走 ，一面规划 。当碰到未知障碍物时 的动作 ，顺 利完 成预 定 的任 务 。下面 是 的 （ 透射 式 ）或 不透光 的 （ 反射 式 ）。 就进行 回避 。机器人系统的结构由机器 Ａ Ｖ Ｒ 单 片机结 构方 块 图 （ 图１ ），也是大 常用 的光栅 传感器 的刻 线 多属于 黑 白型 人 的机构部分、传感器组 、控制部分及信 多数单片机机器人大脑 的基本结构 。 息 处理 部分 组成 。机器 人 的外貌 有 的像 人 ，有的却并不具有人的模样 ，但其组成 与人很相似 。机构部分包括机械手和移动 机 构 ，机 械 手相 当于人 手一 样 ，可完成 各 种工 作 ；移 动机 构相 当于 人 的脚 ，机 １ ． 引 言 Nhomakorabea一
块芯片就构成了一台计算机 。它 己成为 的微型 伺服 电动机 有三 条控 制线 ，分别
机 器 人作 为人 类的 新型 生产工 具 ，
工 业控 制领 域 、智能仪 器仪 表 、尖 端武 为 电源 、 地 及 控 制 线 。 电源 线 和 地 线 用
在减 轻 劳动 强度 ，提 高生产 率 ，改变生 器 、日常生活中最广泛使用 的计算机 。