文档包括:

Word版说明书1份，共39页，约18000字

任务书一份

开题报告一份

外文翻译一份

 

CAD版本图纸，共6张

 

 

摘   要

 

近年来，随着机器人技术的发展，移动机器人轨迹跟踪问题受到了人们越来越多的关注。前轮转向、后轮驱动的轮式类车移动机器人与四轮汽车的运动学模型相近，因此对轮式类车移动机器人的轨迹跟踪控制问题的研究在汽车自动驾驶、智能交通等方面具有重要的意义。

自动引导机器人技术可用于无人驾驶汽车，无人工厂、仓库及服务机器人等领域。本文详细介绍了基于51单片机的巡线机器人设计，其主要包括超声波检测模块、红外巡线检测、电动机调速驱动以及搬用机械手模块。该系统在单片机的控制下，采集、存储、处理巡线系统输入的数字信号，并通过驱动系统来控制直流电机，使机器人按照预设的路线行走及搬运物体。该系统使用反射式红外传感器识别与地面颜色差别较大的引导线信息，采用L298H桥驱动电路和PWM波调速方法控制行走电机。给出了系统调试方法并分析了试验数据，讨论了提升系统性能的必要手段，实现了机器人的自动巡线功能。

本设计采用以AT89C51单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距仪的硬件电路和软件设计方法。整个电路采用模块化设计，由主程序、预置子程序、发射子程序、接收子程序模块组成。探头的信号经单片机综合分析处理，实现超声波测距的功能。在此基础上设计了系统的总体方案，最后通过硬件和软件实现了各个功能模块。相关部分附有硬件电路图、程序流程图。

 

关键词：机器人；巡线；光电三极管；PWM波；51单片机；超声波

 

目  录

 

引言                                                             1

1  绪  论 2

1.1 移动机器人概述 2

1.1.1巡线机器人的发展 2

1.2 移动机器人的设计思路 5

1.3 课题设计的任务和要求 5

2  移动机器人总体设计 7

2.1移动机器人整体设计 7

2.2移动机器人整体方案论证 7

2.2.1 传感器设计方案 7

2.2.2 电机的选择及驱动方案 9

2.2.3 电机的控制方案选择 10

3  移动机器人模型结构及引导系统设计 12

3.1移动机器人模型结构 12

3.2移动机器人引导系统 12

3.2.1 导轨引导系统                                                 12

3.2.2 机器视觉引导系统 13

4  控制系统电路设计 15

4.1 单片机的功能特点 15

4.2 红外检测电路的设计                                                     17

4.3 超声波测距的硬件设计 18

4.3.1超声波测距的原理 18

4.3.2 超声波发射电路 19

4.3.3 超声波检测接收电路 20

4.4 搬用物检测电路 20

4.5 电机驱动电路 21

4.6 电源模块设计 23

4.7 报警电路设计 23

5  系统软件的设计 24

5.1 编程思路及总流程图                                                     24

5.1.1总流程图                                                             24 

5.1.2 程序设计思路 25

5.2 超声波测距的算法设计 25

5.3 巡线算法设计 26

5.4电机控制设计 27

5.5 超声波发生子程序与超声波接受中断程序 28

5.6 完整源程序 29

5.7控制效果报告 33

6 结 论 35

谢  辞 36

参考文献 37

附  录 38