基于单片机的机器人管家设计文献综述

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题目: 基于单片机的机器人管家研究综述姓名:

学院: 计算机与信息工程学院

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2014年12月19日

大学教务处制

基于单片机的机器人管家设计研究综述

作者：指导老师：

摘要:在分析和把握现自动控制科技成果的基础上，对家庭自动化的发展趋势进行了研究和科学预测。研究认为，家庭自动化将向着综合自动化和智能自动化发展，“机器人管家”将成为智能家居中的核心部件和关键。机器人系统是一种集光、机、电于一体的智能控制系统,它采用单片机作为微控制器。智能家庭自动化将人类生活真正推向智能时代。

关键字：自动控制；家庭自动化；机器人管家；智能家居

The robot housekeeper design based on single chip

microcomputer

Author: Advisor:

Abstract:Based on the analysis and understanding of existing scientific and technological, achievements of the automatic control, this article does the research and scientific predictions of the tendency of home automation development. Studies suggest that home automation will make progress toward integrated automation and intelligent control automation; robot housekeeper will become an important member of smart home. The Track Finding Robot system is an intelligent device, which integrates photo electricity, machine-building and electronics technology. It uses single chip microcomputer. Smart home automation will really push human life to be a smart era. Key words:automatic control;home automation;robot housekeeper;smart home

引言：本文所要探究的是以机器人管家为核心的智能家庭自动化。智能家庭自动化，是当下最热门的科技话题之一。所谓智能家庭自动化，就是智能化的家庭自动化，也有人叫智能家居，在国外常用Smart Home表示系指利用高智能电子技术来集成或控制家中的电子电器或能动地处理其他居家信息的系统。由于科学技术和社会条件所限，我们目前所谓的家庭自动化主要限于控制家中的电子电器产品或系统，远没有达到智能自动化的目标和效果。这只是家庭自动化的初级阶段。在研究中，本文将透过现状，将目光投向以机器人管家为核心的未来全智能家庭自动化系统的创建上，以将智能家居系统推向全新的网络化和智能化层面。

1.国内外机器人管家的发展情况

随着电子技术的日新月异，单片机控制技术已逐步渗透到电子技术、仪器仪表、自动控制等各个基础领域。机器人是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等功能于一体的智能体，在智能控制及自动化控制系统中都有着广泛的应用。

智能家庭自动化是基于目前家庭自动化的发展趋势而预测的。目前家庭自动化发展呈现出两个趋势:一是综合自动化。随着科学技术的进步和社会的发展，自动化技术目前发展到了大系统时代，有学者将大系统时代理论称为“第三代控制理论”。所谓大系统，就是在大范围内采集数据处理数据分析数据，从而进行管理和控制的系统。现代家庭，饮食

安全、医疗、保健、学习、持家、信息沟通、出行等等就是一个大系统。而在目前，是单体自动化，或叫局部自动化，如洗衣机空调器冰箱等电器。随着科技的发展和物联时代的到来，人们将突破传统局部思维，将现实生活的物件和环节与互联网整合为统一的实虚网络。基于网络这个平台，将使家庭衣、食、住、行、学、医等内容构成的生活大系统实现综合自动化。第二个趋势是向智能控制方向发展。智能控制是研究与模拟人类智能活动及其控制信息传递过程的规律，研制具有某些人类智能的工程控制与信息处理系统的一个新兴科学。研究具有仿人智能的自动机器是人类的科学追求，家庭机器人是未来家庭的大管家。智能控制在信息论、控制论、计算机科学、仿生学等的基础上，汇集有关方面的成果进行综合研究，是自动化技术科学。

1.1前人研究成果

1939年，美国纽约世博会上展出了西屋电气公司制造的家用机器人Elektro。1954年，美国人乔治·德沃尔制造出世界上第一台可编程的机器人，并注册了专利。1959年，德沃尔与美国发明家约瑟夫·英格伯格联手制造出第一台工业机器人。1962年-1963年，传感器的应用提高了机器人的可操作性。1965年，约翰·霍普金斯大学应用物理实验室研制出Beast机器人。Beast已经能通过声纳系统、光电管等装置，根据环境校正自己的位置。

美国兴起研究第二代带传感器、“有感觉”的机器人，并向人工智能进发。1968年，美国斯坦福研究所公布他们研发成功的机器人Shakey。Shakey可以算是世界第一台智能机器人，拉开了第三代机器人研发的序幕。

1969年，日本早稻田大学加藤一郎实验室研发出第一台以双脚走路的机器人。1973年，世界上第一次机器人和小型计算机携手合作，就诞生了美国Cincinnati Milacron公司的机器人T3。1978年，美国Unimation公司推出通用工业机器人PUMA，这标志着工业机器人技术已经完全成熟。PUMA至今仍然工作在工厂第一线。1984年，英格伯格再推机器人Helpmate，这种机器人能在医院里为病人送饭、送药、送邮件。同年，他还预言：“我要让机器人擦地板，做饭，出去帮我洗车，检查安全”。1998年，丹麦乐高公司推出机器人(Mind-storms)套件，让机器人制造变得跟搭积木一样，相对简单又能任意拼装，使机器人开始走入个人世界。1999年，日本索尼公司推出犬型机器人爱宝(AIBO)，当即销售一空，从此娱乐机器人成为目前机器人迈进普通家庭的途径之一。2002年，丹麦iRobot公司推出了吸尘器机器人Roomba，它能避开障碍，自动设计行进路线，还能在电量不足时，自动驶向充电座。Roomba是目前世界上销量最大、最商业化的家用机器人。2006年 6月，微软公司推出Microsoft Robotics Studio，机器人模块化、平台统一化的趋势越来越明显，比尔·盖茨预言，家用机器人很快将席卷全球。

总结前人的研究成果，提出了基于单片机的机器人管家设计。本文基于单片机及多种传感器原理,单片机作为系统检测和控制的核心, 小型直流电机作为驱动元件, 实现对机器人小车的智能控制，完成了一个自主式移动机器人的制作。

2.系统开发拟采用技术

系统开发过程中可能采用的技术有AT89C51单片机技术、烟雾传感器、温度传感器、智能寻迹和自动避障技术。

2.1单片机技术简介

单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。单片机又称单片微控