-清掃機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題目： 清掃機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 二。一三年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 院（系） 機(jī)電工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 清掃機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 目 一、設(shè)計(jì)的任務(wù)： 1、綜合運(yùn)用平時(shí)所學(xué)理論基礎(chǔ)，基本知識(shí)和基本技能, 提高和分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力。 2、查閱相關(guān)文獻(xiàn)和資料，制定設(shè)計(jì)或?qū)嶒?yàn)方案。 3、參考文獻(xiàn)不得少于6篇。 4、設(shè)計(jì)、計(jì)算、繪圖。 5、總結(jié)和撰寫(xiě)論文。 6、在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成老師布置的論文內(nèi)容。 二、設(shè)計(jì)的要求： 1、內(nèi)容豐富，立意新穎。 2、資料詳實(shí)，運(yùn)用得當(dāng)。 3、語(yǔ)體正確，合符規(guī)范。 4、層次

2、清晰，中心突出。 5、論證充分，結(jié)論合理。 6、正文不少于4000字。 完成時(shí)間段 2013年6月15日 至2013年12月5日共24周 指導(dǎo)教師單位  重慶科創(chuàng)職業(yè)學(xué)院 院（系）審核意見(jiàn) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度計(jì)劃表 日期 工作內(nèi)容 執(zhí)行情況 指導(dǎo)教師 簽 字 2013. 6. 15-2013. 6. 28 查找資料，選題 2013. 6. 29-2013. 8. 30 完成論文的初稿 2013.8.31-2013.9. 30 完成論文二稿的寫(xiě)作 2013. 10. 1-2013.

3、10. 20 完成論文的終稿及格式修改 2013. 10.21-2013. 11.20 進(jìn)一步修改論文、定稿，打 印論文，做好答辯的準(zhǔn)備 2013. 11. 21-2013. 12. 5 做好論文答辯準(zhǔn)備 教師對(duì)進(jìn)度計(jì)劃 實(shí)施情況總評(píng) 簽名 年 月 日 本表作評(píng)定學(xué)生平時(shí)成績(jī)的依據(jù)之一 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查記錄表 學(xué)生填寫(xiě) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：清掃機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： 專業(yè)： 指導(dǎo)教師姓名： 職稱：講師 檢查 教師填寫(xiě) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目工作量 飽滿 一般 不夠 畢業(yè)設(shè)計(jì)一（論文）題目

4、難度 大 適中 不夠 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目涉及知識(shí)點(diǎn) 比較豐 ，?.， 較少 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目?jī)r(jià)值 很有價(jià) 值 一般 價(jià)值不大 學(xué)生是否按計(jì)劃進(jìn)度獨(dú)立完成工作 任務(wù) 學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作進(jìn)度填寫(xiě)情況 指導(dǎo)次數(shù) 學(xué)生工作態(tài)度 認(rèn)真 一般 較差 其他檢查內(nèi)容： 存在問(wèn)題及采取措施： 檢查教師簽字： 年 月 日 院（系）意見(jiàn) （加蓋公章）： 年 月 日 清掃機(jī)器人屬于服務(wù)機(jī)器人的一種，世界各國(guó)尤其是西方發(fā)達(dá)國(guó)家都在致力 于研究開(kāi)發(fā)和廣泛使用服務(wù)機(jī)器人。如果清掃機(jī)器人的性價(jià)比足夠高，那么

5、清掃 機(jī)器人的市場(chǎng)將會(huì)被看好。 本文介紹了清潔機(jī)器人在國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用情況，側(cè)重研究了清潔機(jī)器 人的避障控制系統(tǒng)。結(jié)合實(shí)驗(yàn)室實(shí)際條件，設(shè)計(jì)了機(jī)器人樣機(jī)。其主要工作內(nèi)容 包括:小車(chē)機(jī)械本體設(shè)計(jì)、控制理論的介紹、AT89C51單片機(jī)控制系統(tǒng)硬件電路 及檢測(cè)電路設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)和機(jī)器人避障性能測(cè)試試驗(yàn)。 通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明所設(shè)計(jì)的機(jī)器人樣機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)自主避碰的功能，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 關(guān)鍵詞:清潔機(jī)器人避障AT89c51單片機(jī) Abstract Cleaning robot is one part of the serving robot..Serving robot is beingres

6、earched and developed in the countries all over the world.and which is beingused widely in the west developed countries.If the rate of quality and price of thecleaning robot is highly enough ,the market of the cleaning robot would beprospered. The paper studies the applications and developments of

7、cleaning robot athome and abroad, and researches the control system of the cleaning robot avoidinga obstacle mainly.The model is designed under the actual condition of the lab. The main work of the paper is as follows. The mechanical design of cleaning robot,thetheory of the control system, the desi

8、gn of control system of hardware circuit andsoftware based on AT89C51 SCM, the design of inspective circuit and theexperiment of performance of the cleaning robot avoiding a obstacle. The result of the experiment shows that the robot designed has the functionsof avoiding a obstacle, so it fills the

9、 demand of the task. KEY WORD：cleaning robot avoid a obstacle AT89C51 SCM. 目錄 第一章緒論 1 第一節(jié) 研究的目的和意義 1 第二節(jié)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn) 1 第三節(jié)家庭清掃機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù) 1 第四節(jié) 論文主要完成工作 2 第二章總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3 第一節(jié)整體結(jié)構(gòu)布局 3 第二節(jié)驅(qū)動(dòng)部分 4 第三節(jié)吸塵部分 6 第四節(jié)電源部分 6 第五節(jié)路徑規(guī)劃算法 6 第六節(jié) 仿真結(jié)果 8 第三章硬件控制部分設(shè)計(jì) 9 第一節(jié)AT89系列單片機(jī)簡(jiǎn)介 9 第二節(jié)外圍電路 9 結(jié)論 11 致謝 12 參考

10、文獻(xiàn) 13 第一章緒論 第一節(jié)研究的目的和意義 清掃機(jī)器人將移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)和吸塵器技術(shù)有機(jī)地融合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)環(huán)境 （地面）的半自動(dòng)或全自動(dòng)清潔，替代傳統(tǒng)繁重的人工清潔工作，近年來(lái)已受到 國(guó)內(nèi)外的研究人員重視。作為智能移動(dòng)機(jī)器人的一個(gè)特殊應(yīng)用，從技術(shù)方面講， 智能化清掃機(jī)器人比較具體地體現(xiàn)了移動(dòng)機(jī)器人的多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，具有較強(qiáng)的代 表性。從市場(chǎng)前景角度講，清掃機(jī)器人將大大降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提高勞動(dòng)效率，適 用于家庭和公共場(chǎng)館的室內(nèi)清潔。因此，開(kāi)發(fā)自主智能吸塵器既具有科研上的挑 戰(zhàn)性，乂具有廣闊的市場(chǎng)前景。 融合現(xiàn)代傳感器以及機(jī)器人領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，本課題旨在開(kāi)發(fā)一部?jī)r(jià)格便 宜，全區(qū)域覆蓋，

11、能夠充分滿足家庭需求且方便適用的智能家庭清掃機(jī)器人。使 它可以替代傳統(tǒng)的家庭人工清掃方式，使家庭生活電氣化、智能化，使科技更好 地為人類服務(wù)。 第二節(jié)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn) 由前面的設(shè)計(jì)家庭清潔機(jī)器人的工作內(nèi)容和要求，在寬400高100的體積下 如何設(shè)計(jì)和布置好清掃機(jī)構(gòu)，行走機(jī)構(gòu)，吸塵機(jī)構(gòu)和儲(chǔ)存垃圾機(jī)構(gòu)。 路徑方式的選擇，以及如何用軟件控制實(shí)現(xiàn)其避障功能。 第三節(jié)家庭清掃機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù) 家庭清潔機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)吸塵機(jī)器人系統(tǒng)通常由四個(gè)部分組成：移動(dòng)機(jī) 構(gòu)、感知系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和吸塵系統(tǒng)。移動(dòng)機(jī)構(gòu)是吸塵機(jī)器人的主體，決定了吸 塵器的運(yùn)動(dòng)空間，一般采用輪式機(jī)構(gòu)。感知系統(tǒng)一般采用超聲波測(cè)距儀、接

12、觸和 接近傳感器、紅外線傳感器等。隨著近年來(lái)計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能技術(shù)、傳感技 術(shù)以及移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)的迅速發(fā)展，清掃機(jī)器人控制系統(tǒng)的研究和開(kāi)發(fā)已具備了 堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)和良好的發(fā)展前景。清掃機(jī)器人的控制與工作環(huán)境往往是不確定的或 多變的，因此必須兼顧安全可靠性、抗干擾性以及清潔度。用傳感器探測(cè)環(huán)境、 分析信號(hào)，以及通過(guò)適當(dāng)?shù)慕７椒▉?lái)理解環(huán)境，具有特別重要的意義。目展較 快、對(duì)清掃機(jī)器人發(fā)展影響較大的關(guān)鍵技術(shù)是:傳感技術(shù)、智能控制技術(shù)、路徑 規(guī)劃技術(shù)、吸塵技術(shù)、電源技術(shù)等。 傳感技術(shù) 為了讓吸塵機(jī)器人正常工作，必須對(duì)機(jī)器人位置、姿態(tài)、速度和系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)進(jìn) 行監(jiān)控,還要感知機(jī)器人所處工作環(huán)境的靜態(tài)

13、和動(dòng)態(tài)信息，使得吸塵機(jī)器人相應(yīng) 的工作順序和操作內(nèi)容能自然地適應(yīng)匚作環(huán)境的變化。 第四節(jié)論文主要完成工作 課題主要完成的工作包括清潔機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)選擇，傳感器的選 擇，控制算法的研究，硬件電路設(shè)計(jì)和軟件編程及試驗(yàn)。 一.機(jī)械結(jié)構(gòu)部分 包括機(jī)器人構(gòu)成方案選擇、機(jī)器人本體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇 避障系統(tǒng)控制方案 包括機(jī)器人障礙檢測(cè)系統(tǒng)、定位系統(tǒng)的確定和控制算法的選擇 3 .控制系統(tǒng)硬件部分 包括AT89c51單片機(jī)控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)和傳感 器檢測(cè)硬件電路設(shè)計(jì) 4 .控制系統(tǒng)軟件部分 包括AT89c51單片機(jī)控制系統(tǒng)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 13 第二

14、章總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第一節(jié)整體結(jié)構(gòu)布局 整個(gè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)由車(chē)體,吸塵裝置,傳感部分,控制部分組成。 傳感部分包括車(chē)身兩側(cè)的光電傳感器和前面的碰板和光電開(kāi)關(guān)組成的接觸 式傳感器。機(jī)器人前輪為隨動(dòng)輪,后輪采用差動(dòng)式驅(qū)動(dòng)，光電編碼器裝在前隨動(dòng)輪 上，與隨動(dòng)輪同軸。當(dāng)發(fā)生碰撞時(shí).，碰板帶動(dòng)光開(kāi)關(guān)移動(dòng)產(chǎn)生信號(hào)變化。光電傳感 器對(duì)車(chē)體側(cè)面進(jìn)行探測(cè)，判斷左右轉(zhuǎn)彎是否可行。如結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖2所示： 圖2.1清掃機(jī)器人結(jié)構(gòu)示意圖 考慮到機(jī)構(gòu)和控制的復(fù)雜性,本清掃機(jī)器人采用圓形車(chē)體，圓形車(chē)體的最大 優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)靈活,控制簡(jiǎn)單,不會(huì)發(fā)生卡死的現(xiàn)象。 車(chē)體前端是一個(gè)碰板系統(tǒng)由一套機(jī)械裝置和光電開(kāi)關(guān)組成，用于檢

15、測(cè)運(yùn)動(dòng)前 方的障礙物。左右二個(gè)后輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng),每個(gè)輪子都有電機(jī)、光電傳感器，各自是一 個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，只接受控制系統(tǒng)的控制信號(hào)和反饋給控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)信息。中間鏤 空的部分是清掃系統(tǒng),包括二個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的一個(gè)清掃裝置和一個(gè)吸塵裝置。車(chē)體 左右二側(cè)裝有二個(gè)光電傳感器,用于對(duì)小車(chē)轉(zhuǎn)彎可行性判斷。前輪的支撐部分是 一個(gè)垂直方向可滑動(dòng)桿，中間有彈簧做緩沖（運(yùn)動(dòng)的時(shí)候也有減震的作用）。 本機(jī)器人沒(méi)有采用陣列式碰撞傳感器。而是獨(dú)立設(shè)計(jì)了一塊碰板和光電開(kāi)關(guān) 組成,它可以檢測(cè)到車(chē)體前方的一切障礙物,不存在任何盲點(diǎn)?；⌒蔚呐霭逋ㄟ^(guò)2 個(gè)連桿和車(chē)體較接在一起,連桿和碰板連接的部分可以沿碰板外徑方向滑動(dòng)，而 和車(chē)體連接的部

16、分可以旋轉(zhuǎn)，碰板二端和光電開(kāi)關(guān)相連，當(dāng)碰撞引發(fā)碰板移動(dòng)后, 通過(guò)光電開(kāi)關(guān)的變化把信號(hào)反饋給控制系統(tǒng)。碰板可以把障礙物的位置分為3類: 正前方，前方,右前方。通過(guò)2個(gè)光電開(kāi)關(guān)的組合狀態(tài)給出，如果2個(gè)光電開(kāi)關(guān)的初 始狀態(tài)是0。如表1所示。 表2.1碰撞檢測(cè)對(duì)照表 左光電開(kāi)關(guān) 0 0 1 1 右光電開(kāi)關(guān) 0 1 0 1 障礙物位置 未碰撞 右前 左前 正前 整個(gè)清掃系統(tǒng)通過(guò)后方的圓孔和車(chē)體相較接,可以作很小幅度的擺動(dòng),這樣 的設(shè)計(jì)將使機(jī)器人對(duì)地面的適應(yīng)性有很大提高，整個(gè)清掃系統(tǒng)乂可以分為清掃部 分和吸塵部分，每部分各有1個(gè)電機(jī)提供動(dòng)力，清掃部分在前端，山電機(jī)帶動(dòng)

17、2個(gè)旋 轉(zhuǎn)方向不同的滾刷轉(zhuǎn)動(dòng)，從而把紙片等大塊垃圾清掃進(jìn)后面的灰塵箱。后面的吸 塵系統(tǒng)類似一個(gè)吸塵器,橡膠制成的吸塵端口與地面相接。這樣雙選擇性的清掃 比一般地單一清掃方式效果要好的多。 第二節(jié)驅(qū)動(dòng)部分 驅(qū)動(dòng)部分是由兩個(gè)四相步進(jìn)電機(jī)以及相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成的。步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng) 兩驅(qū)動(dòng)輪，后輪，從而推動(dòng)吸塵器運(yùn)動(dòng)。前輪不再采用傳統(tǒng)的雙輪結(jié)構(gòu)，而采 用了應(yīng)用非常廣泛的平面軸承，這既減小了結(jié)構(gòu)復(fù)度，乂提高了轉(zhuǎn)彎的靈活性 齒輪 步進(jìn)電機(jī) 怪12. 2驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu) 通過(guò)改變作用于步進(jìn)電機(jī)的脈沖信號(hào)的頻率，可以對(duì)步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)較高精 度的調(diào)速。同時(shí)在對(duì)兩電機(jī)分別施相同或不同脈沖信號(hào)時(shí)；通過(guò)差速

18、方式，可以 方便的實(shí)現(xiàn)吸塵器前進(jìn)、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、后退、調(diào)頭等功能。這一設(shè)計(jì)的最大優(yōu)點(diǎn) 是吸塵器能夠在任意半徑下，以任意速度實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎，甚至當(dāng)兩后輪相互反向運(yùn) 動(dòng)時(shí)；實(shí)現(xiàn)零轉(zhuǎn)彎半徑即繞軸中點(diǎn)原地施轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)轉(zhuǎn)彎的速度可通過(guò)改變單 片機(jī)的程序來(lái)調(diào)節(jié)。 根據(jù)所需的驅(qū)動(dòng)力矩和其它結(jié)構(gòu)要求，驅(qū)動(dòng)電機(jī)選用北京四通集團(tuán)公司的 57BYG250E-SAFRML-0152型兩相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。其參數(shù)如表2. 2所示； 表2. 2 57BYG250E-SAFRML-0152步進(jìn)電機(jī)參數(shù) 相數(shù) 2 步距角( ) 0. 9/1.8 靜態(tài)相電流(A) 1.5 相電阻(Q) 1.0 相電感(Mh)

19、 5. 3 保持轉(zhuǎn)矩(Nm) 1.5 定位轉(zhuǎn)矩(Nm) 0. 06 空載啟動(dòng)頻率(半步方式)(KHz) 3 重量(Kg) 1.5 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(gc m2) 330 第三節(jié) 吸塵部分 吸塵部分是由封閉在殼體中的小型吸塵器完成的。包括氣泵，吸室，吸道和 吸嘴。在吸塵器爬行的過(guò)程中，通過(guò)底盤(pán)上開(kāi)的吸嘴將掃過(guò)的地面上的灰塵吸入 吸室。 第四節(jié)電源部分 由于智能吸塵器是以自主方式工作的，因而所用的電源不是一般脫線方式， 而是采用隨身攜帶的蓄電池，這樣不但可實(shí)現(xiàn)無(wú)人控制，而且工作時(shí)比較靈活。 一次充電可以連續(xù)工作幾個(gè)小時(shí)。 第五節(jié)路徑規(guī)劃算法

20、 在本算法中，機(jī)器人的路徑大體分為兩類：①面覆蓋的過(guò)程，機(jī)器人走直線， 相當(dāng)于一個(gè)“迂回推進(jìn)”的過(guò)程；②從當(dāng)前點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的尋徑過(guò)程，從定位的準(zhǔn) 確性考慮,路徑段也為直線。開(kāi)始的時(shí)候機(jī)器人選擇房間的一個(gè)角落(2座墻壁的 交接點(diǎn)，便于機(jī)器人定位)作為初始點(diǎn),坐標(biāo)為(0, 0)，即機(jī)器人上的p點(diǎn)坐標(biāo)為(0, 0)(本文中的坐標(biāo)都是指P點(diǎn)坐標(biāo))，沿一側(cè)墻的方向建立胤，第一次清掃沿X軸 的方向，完成后，返回原點(diǎn),沿陽(yáng)方向進(jìn)行第二次清掃。這樣既保證了清潔質(zhì)量, 乂在很大程度上避免了 1次清掃所帶來(lái)的死角問(wèn)題。而且由于2個(gè)方向的互補(bǔ)性, 并不需要為了遍歷的完整性而采用更為煩雜的算法，通過(guò)2次數(shù)據(jù)融合就可以得

21、 到較為精確的環(huán)境信息機(jī)器人的路徑為迂回前進(jìn)的路徑段,每個(gè)路徑段的間隔為 機(jī)器人清潔機(jī)構(gòu)的清掃直徑，碰到障礙物后，機(jī)器人的轉(zhuǎn)向90并且側(cè)移20cm , 在轉(zhuǎn)向90 ,這個(gè)動(dòng)作由控制系統(tǒng)做好保存，直接調(diào)用，記為microl。（在前進(jìn)過(guò) 程中，發(fā)生碰撞時(shí).，機(jī)器人的轉(zhuǎn)向所采取的方向，取值可以為“左“或者“右”， 山碰撞次數(shù)的奇偶性決定。 前可行的方法就是一通過(guò)建立被控制對(duì)象的模糊模型來(lái)實(shí)現(xiàn)模糊控制器。 所謂建立被控制對(duì)象的模糊模型就是用“如果一一那么”的形式來(lái)描述 被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性。一條“如果一那么"表達(dá)式就是一條控制規(guī)則，因此被控 制對(duì)象的模型是由多條控制規(guī)則組成的，這樣通過(guò)該模型就可以

22、從輸入推理得出 輸出。 具體到本課題，模糊規(guī)則設(shè)定如下： 規(guī)則1：如果機(jī)器人前方為階梯（沿X軸方向遍歷），那么它應(yīng)該左轉(zhuǎn)一前行一再 左轉(zhuǎn)；（把此類型障礙物當(dāng)作墻來(lái)處理） 規(guī)則2:如果機(jī)器人前方有障礙物（沿X軸方向遍歷），同時(shí)左側(cè)也有障礙物，那 么它應(yīng)該原地轉(zhuǎn)彎180度；（記為左轉(zhuǎn)為不可行） 規(guī)則3:如果機(jī)器人懸空，那么它應(yīng)該執(zhí)行電源關(guān)操作 規(guī)則4:如果機(jī)器人前方為階梯（沿Y軸方向遍歷），那么它應(yīng)該從右轉(zhuǎn)一前行一 再右轉(zhuǎn)；（把此類型障礙物當(dāng)作墻來(lái)處理） 規(guī)則5:如果機(jī)器人前方有障礙物（沿Y軸方向遍歷），同時(shí)右側(cè)也有障礙物，那 么它應(yīng)該原地轉(zhuǎn)彎180度；（記為右轉(zhuǎn)為不可行） 規(guī)則6:

23、如果機(jī)器人右前方?jīng)]有障礙物，那么它應(yīng)該直線前行； 規(guī)則7:如果機(jī)器人沿X軸方向遍歷完成，那么執(zhí)行沿Y軸方向的遍歷；（完成與 否的判定根據(jù)是否有連續(xù)兩次轉(zhuǎn)彎不可行） 規(guī)則8:如果機(jī)器人完成了沿X軸和Y軸方向的遍歷，那么小車(chē)執(zhí)行回充電插座 充電。 第六節(jié)仿真結(jié)果 由于只是表達(dá)路徑規(guī)劃的算法,為了描述清晰及簡(jiǎn)便,采用矩形環(huán)境邊緣，障 礙物也選用邊緣規(guī)則的矩形,U型等,而實(shí)際上由于采用碰撞作為邊緣觸發(fā)條件。 經(jīng)過(guò)機(jī)器人路徑的規(guī)劃設(shè)計(jì)對(duì)機(jī)器人的路徑以達(dá)到清掃能到達(dá)的角落，不留清掃 盲區(qū)。 第三章硬件控制部分設(shè)計(jì) 在實(shí)際應(yīng)用中，機(jī)器人車(chē)體下部需安裝吸塵或清掃等輔助機(jī)構(gòu)，故控制

24、 系統(tǒng)安裝在小車(chē)底板的上面?？刂葡到y(tǒng)硬件主要包括AT89c51單片機(jī)控制系 統(tǒng)及其外圍電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和傳感器檢測(cè)電路。 第一節(jié)AT89系列單片機(jī)簡(jiǎn)介 機(jī)器人的控制系統(tǒng)采用的是AT89C51單片機(jī)。AT89系列單片機(jī)是 ATMEL公司的系列產(chǎn)品。其主要特點(diǎn)如下： 1 .與MCS-51 ”產(chǎn)品兼容 2 . 1000次重復(fù)編程/擦寫(xiě) 3 .具有2. 7V低電壓型號(hào) 表3.1 AT89系列單片機(jī)的性能參數(shù) 功能參數(shù) AT89C51 AT89C52 89C1051 89C2051 閃速式存儲(chǔ)器（字節(jié)） 4K 8K 1K 2K 內(nèi)存（字節(jié)） 128 256 6

25、4 128 工作頻率（MHz） 24 24 24 24 輸入/輸出線 32 32 15 15 16位定時(shí)器/數(shù)器 2 3 1 2 中斷源 5 8 3 5 串行口 1 1 0 1 第二節(jié)外圍電路 一.電源 AT89C51單片機(jī)正常工作時(shí)，其40腳（Vcc）接+SV電源，20腳（VSS接地。 AJMP L00P1 DLY： MOV ;通過(guò)改變M, Ml的值調(diào)整轉(zhuǎn)速  DLYl： MOV A, #M1 LOOP2: DEC A JNZ LOOP2 DJNZ R4, DLYl RET 二

26、、左輪控制程序： ZLKZ: PUSH A ;保護(hù)現(xiàn)場(chǎng) MOV A, RO MOV Pl. 3, A ;輸出控制脈沖 ACALL DLY :調(diào)用延時(shí)程序 INC RO ;控制字存儲(chǔ)地址增1 MOV A, ttOOH ORL A, RO ;是結(jié)束標(biāo)志轉(zhuǎn)移 JZ TPL LOOP1： DJNZ R3, LOOP :步數(shù)不為0,轉(zhuǎn)移 POP A RET TPL： MOV A, RO ;恢復(fù)控制字首址 SUBB A, #06H MOV RO, A AJMP LOOP1 DLY： MOV

27、 R4, ;通過(guò)改變M, Ml的值調(diào)整轉(zhuǎn)速 DLYl： MOV A, #M1 LOOP2: DEC A JNZ LOOP2 DJNZ R4, DLYl RET 結(jié)論 雖然清掃機(jī)器人的研究已經(jīng)取得了很大進(jìn)步，進(jìn)入了實(shí)用階段，但是自主能 力、工作效率方面還不理想，需要在技術(shù)上解決傳感器技術(shù)、定位和環(huán)境建模技 術(shù).在此基礎(chǔ)上，自主吸塵機(jī)器人可以向著高度智能化、多功能集成、低成本的方 向發(fā)展。清掃機(jī)器人作為服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域中的一個(gè)新產(chǎn)品，將使人們能在無(wú)人看 守情況下輕松地完成室內(nèi)環(huán)境的吸塵等清潔工作。因此，只要生產(chǎn)成本兼顧到日 用電器批量大、價(jià)格低的特點(diǎn)

28、，清掃機(jī)器人將具有誘人的市場(chǎng)前景，有關(guān)資料也 預(yù)測(cè)清掃機(jī)器人是未來(lái)幾年需求量最大的服務(wù)機(jī)器人。特別是日用清潔電器不論 是在市場(chǎng)上或者是在產(chǎn)品的創(chuàng)新上，絕對(duì)是所有小家電產(chǎn)品中最活躍的，未來(lái)仍 有相當(dāng)大的成長(zhǎng)空間。 致謝 隨著畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成，我的大學(xué)生涯很快就要?jiǎng)澤暇涮?hào)。臨近畢業(yè)，更多的 是眷戀與不舍，三年，一段不短的時(shí)間，讓我從青澀走向成熟?；仡欉@一程求學(xué) 路，給我?guī)椭娜颂嗵?，在此學(xué)業(yè)即將完成之際對(duì)他們獻(xiàn)上我誠(chéng)摯的謝意。 飲其流時(shí)思其源，成吾學(xué)時(shí)念吾師。值此論文完成之際，謹(jǐn)向我尊敬的論文 指導(dǎo)老師唐老師及輔導(dǎo)員包老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。論文期間，老師 們不顧教務(wù)的繁忙，設(shè)身處

29、地的為我們找資料，查文獻(xiàn)，解決我們遇到的很多問(wèn) 題，力爭(zhēng)讓我們的論文做到完美?！笆谌艘贼~(yú)，不如授之以漁”您教會(huì)我們的更 重要的是學(xué)習(xí)的方法。您還教會(huì)我們待人接物和為人處世的道理：您的勤奮，讓 我明白天道酬勤要堅(jiān)持始終；您的博學(xué)，讓我知道學(xué)海無(wú)涯仍需努力：您的樸實(shí), 讓我明白善良的價(jià)值。生活中，您還教我們?nèi)绾握嬲\(chéng)做人、做事不拖沓。老師平 易近人的人格魅力，嚴(yán)謹(jǐn)進(jìn)取的治學(xué)精神和樂(lè)觀向上的生活態(tài)度，將是我今后生 活工作中的指路航標(biāo)。桃李不言，下自成蹊：師恩深厚，不敢言報(bào)。唯有今后以 白倍熱情工作、學(xué)習(xí)，力爭(zhēng)有所建樹(shù)，以報(bào)師恩于萬(wàn)一。臨別之際，真誠(chéng)的祝各 位老師：身體健康，生活順心！ 最后向評(píng)審論文

30、及參加本人論文答辯的各位老師獻(xiàn)上誠(chéng)摯的謝意！您們辛苦 了！ 參考文獻(xiàn) 1 .著作類： [1] .白井良明.王棣棠譯.機(jī)器人工程.科學(xué)出版社，2001。 [2] .楊可禎,程光蘊(yùn).機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（第三版）高等教育出版社,1998. [3] .劉寶廷，程樹(shù)康等.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng).哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社, 1997o [4] .張立勛，王立權(quán)，楊勇.機(jī)械電子學(xué).哈爾濱工程大學(xué)出版社，1999。 [5] .李建忠編著.單片機(jī)原理及應(yīng)用.西安電子科技大學(xué)出版社，2002。 [6] .季維發(fā)，過(guò)潤(rùn)秋，嚴(yán)武升.機(jī)電一體化技術(shù).哈爾濱工程大學(xué)出版社，1999。 [7] .蔡自興，徐光.人工智能及其應(yīng)用.北京:清華大學(xué)出版社,1996。 [8] .李鴻主編.單片機(jī)原理及應(yīng)用，湖南：湖南大學(xué)出版社，2004。