畢業(yè)設(shè)計（論文）-基于超聲波測距的機器人模糊避障研究

1、目錄摘要..........................................................................31引言........................................................................41.1選題的背景及意義......................................................

2、.41.2機器人的發(fā)展綜述......................................................52超聲波測距..................................................................62.1超聲波概論............................................................62.2兩種常用的超聲

3、波測距方案..............................................62.2.1基于單片機的超聲波測距系統(tǒng).......................................62.2.2基于CPLD的超聲波測距系統(tǒng).......................................72.3超聲波測距的工作原理......................................

4、.............83機器人的模糊避障系統(tǒng)........................................................93.1移動機器人的避障傳感器................................................93.1.1激光傳感器.......................................................93.1.2視覺避障

5、.........................................................93.1.3超聲傳感器.......................................................93.2避障系統(tǒng)設(shè)計思想.....................................................103.2.1超聲傳感器的幻影現(xiàn)象...............

6、.............................103.2.2模糊避障算法設(shè)計................................................114硬件系統(tǒng)設(shè)計...............................................................134.1超聲波測距系統(tǒng)硬件設(shè)計........................................

7、........134.2單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu).....................................................144.3單片機最小系統(tǒng)電路....................................................144.4超聲波發(fā)射系統(tǒng)電路...................................................154.5超聲波接收系統(tǒng)電路.

8、...................................................164.6顯示模塊的設(shè)計.......................................................174.7機器人避障的硬件系統(tǒng)..................................................185系統(tǒng)軟件設(shè)計............................

9、...................................196結(jié)論與總結(jié).................................................................22致謝.........................................................................23參考文獻(xiàn).............................

10、........................................24附錄1.......................................................................25附錄2.......................................................................2631引言引言隨著機器人技術(shù)的發(fā)展，自主移動機器人以其

11、靈活和智能等特點，在人們的生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用越來越廣泛。移動機器人是一個集環(huán)境感知、動態(tài)決策與規(guī)劃、行為控制與執(zhí)行等多種功能于一體的綜合系統(tǒng)。隨著計算機科學(xué)的發(fā)展可以通過單片機控制來實現(xiàn)對其行駛方向、啟動、停止以及速度的控制，無需人工干預(yù)，操作人員可以通過修改移動機器人的控制程序來改變它的行駛方式。移動機器人的避障運動一直是一個重要課題，實現(xiàn)避障的方法主要有超聲波避障、視覺避障、紅外傳感器、激光避障、微波雷達(dá)等。目前超聲波避障實現(xiàn)方便，

12、計算簡單，易于做到實時控制，并且在測量精度方面能達(dá)到實用的要求，因此成為常用的避障方法。本研究提出了基于超聲波測距的機器人模糊避障研究，從而獲得了有效的實驗結(jié)果。1.11.1選題的背景及意義選題的背景及意義目前單片機滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機、攝像機、全自動洗衣機的控制，以及程

13、控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。更不用說自動控制領(lǐng)域的機器人超聲波是頻率高于20KHz的聲波，它方向性好，穿透能力強，易于獲得較集中的聲能，在水中傳播距離遠(yuǎn)，可用于測距，測速，清洗，焊接，碎石、殺菌消毒等。在醫(yī)學(xué)、軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)上有很多的應(yīng)用。超聲波因其頻率下限大約等于人的聽覺上限而得名。一般認(rèn)為超聲波的發(fā)現(xiàn)是意大利科學(xué)家斯帕拉捷，他習(xí)慣晚飯后到附近的街道上散步。他常?？吹剑芏囹痨`活的在空中飛來飛去，卻從不會撞到樹上或者

14、墻壁上。這個現(xiàn)象引起了他的好奇：蝙蝠憑什么特殊本領(lǐng)在夜空中自由自在的飛行呢？1793年夏天，一個晴朗的夜晚，喧騰熱鬧的城市漸漸平靜下來。斯帕拉捷匆匆吃完飯，便走出街口，把籠子里的蝙蝠放了出去。當(dāng)他看到放出去的幾只蝙蝠輕盈敏捷地來回飛翔時，不由得驚叫起來。因為那幾只蝙蝠，眼睛全被他蒙上了，都是“瞎子”呀。斯帕拉捷為什么要把蝙蝠的眼睛蒙起來呢？原來，每當(dāng)他看到蝙蝠在夜晚輕巧自如的飛翔時，總認(rèn)為這些小精靈一定長著一雙特別敏銳的眼睛，假如他們的

15、眼睛瞎了，就不可能在黑夜中靈巧的多過各種障礙物，并且敏捷的捕捉飛蛾了。然而事實完全出乎他的意料，斯帕拉捷很奇怪：不用眼睛，蝙蝠憑什么來辨別前方的物體，捕捉靈活的飛蛾呢？于是，他把蝙蝠的鼻子堵住。結(jié)果，蝙蝠在空中還是飛的那么敏捷、輕松?！半y道它薄膜似的翅膀，不僅能夠飛翔，而且能在夜間洞察一切嗎？”斯帕拉捷這樣猜想。他又捉來幾只蝙蝠，用油漆涂滿它們的全身，然而還是沒有影響到它們飛行。最后，斯帕拉捷堵住蝙蝠的耳朵，把它們放到夜空中。這次，蝙蝠