開題報(bào)告智能循跡機(jī)器人設(shè)計(jì)(軟件部分）

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告</p><p><b>　　自動(dòng)化</b></p><p>　　智能循跡機(jī)器人設(shè)計(jì)(軟件部分）</p><p>　　一、選題的依據(jù)及意義 </p><p>

2、　　智能化作為現(xiàn)代社會(huì)的新產(chǎn)物，是以后的發(fā)展方向，他可以按照預(yù)先設(shè)定的模式在一個(gè)特定的環(huán)境里自動(dòng)的運(yùn)作，無需人為管理，便可以完成預(yù)期所要達(dá)到的或是更高的目標(biāo)。同遙控機(jī)器人不同，遙控機(jī)器人需要人為控制轉(zhuǎn)向、啟停和進(jìn)退，比較先進(jìn)的遙控機(jī)器人還能控制其速度，而智能機(jī)器人，則可以通過計(jì)算機(jī)編程來實(shí)現(xiàn)其對行駛方向、啟停以及速度的控制，無需人工干預(yù)，是一個(gè)集環(huán)境感知、規(guī)劃決策，自動(dòng)行駛等功能于一體的綜合系統(tǒng)，它集中地運(yùn)用了計(jì)算機(jī)、傳感、信息、通信、

3、導(dǎo)航、人工智能及自動(dòng)控制等技術(shù)，是典型的高新技術(shù)綜合體。所以關(guān)于機(jī)器人的研究也就越來越受人關(guān)注，本設(shè)計(jì)就是在這樣的背景下提出的，為了適應(yīng)機(jī)電一體化的發(fā)展在機(jī)器人智能化方向的發(fā)展要求，提出簡易智能機(jī)器人的構(gòu)想，目的在于：通過獨(dú)立設(shè)計(jì)并制作一臺(tái)具有簡單智能化的簡易機(jī)器人，獲得項(xiàng)目整體設(shè)計(jì)的能力，并掌握多通道多樣化傳感器綜合控制的方法。</p><p>　　1、加深課堂上的學(xué)習(xí)</p><p>

4、　　由于單片機(jī)教學(xué)例子有限，因此，開展智能循跡智能機(jī)器人的研究工作，正適合自動(dòng)化專業(yè)，能綜合學(xué)生課堂上的知識來實(shí)踐，使學(xué)習(xí)者更好的了解單片機(jī)的發(fā)展，而制作智能機(jī)器人為自動(dòng)化專業(yè)學(xué)科的學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握單片機(jī)技術(shù)有很大的幫助，對自動(dòng)化專業(yè)學(xué)科的學(xué)生進(jìn)一步鞏固已學(xué)知識加深已學(xué)知識起到促進(jìn)作用，引導(dǎo)和激勵(lì)學(xué)生實(shí)事求是、刻苦鉆研、勇于創(chuàng)新、多出成果、提高素質(zhì)，發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)一批在學(xué)術(shù)科技上有作為、有潛力的優(yōu)秀人才。通過此次的單片機(jī)循跡機(jī)器人制作，使學(xué)生

5、從理論到實(shí)踐，初步體會(huì)單片機(jī)的設(shè)計(jì)、制作、調(diào)試和成功完成項(xiàng)目的過程及困難，以此學(xué)會(huì)用理論聯(lián)系實(shí)際，更能通過對實(shí)踐中出現(xiàn)的不足與學(xué)習(xí)來補(bǔ)充教學(xué)上的盲點(diǎn)。</p><p>　　2、從理論轉(zhuǎn)為實(shí)際運(yùn)用</p><p>　　智能機(jī)器人在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下利用信息技術(shù)、智能控制技術(shù)、自動(dòng)控制、模式識別、傳感器技術(shù)、電氣、計(jì)算機(jī)和機(jī)械等多個(gè)學(xué)科的，近年來，智能機(jī)器人在野外、道路、現(xiàn)代物流及柔性制造系統(tǒng)中都有廣

6、泛運(yùn)用，已成為人工智能領(lǐng)域研究和發(fā)展的熱點(diǎn)。</p><p>　　二、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢</p><p>　　研制機(jī)器人的最初目的是為了幫助人們擺脫繁重勞動(dòng)或簡單的重復(fù)勞動(dòng)，以及替代人到有輻射等危險(xiǎn)環(huán)境中進(jìn)行作業(yè)，因此機(jī)器人最早在汽車制造業(yè)和核工業(yè)領(lǐng)域得以應(yīng)用。隨著機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)領(lǐng)域的焊接、噴漆、搬運(yùn)、裝配、鑄造等場合，己經(jīng)開始大量使用機(jī)器人。另外在軍事、海洋探測、航天、

7、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、林業(yè)甚到服務(wù)娛樂行業(yè)，也都開始使用機(jī)器人。</p><p>　　1、國內(nèi)外機(jī)器人的主要應(yīng)用方面</p><p>　　從機(jī)器人的用途來分，可以分為兩大類：軍用機(jī)器人和民用機(jī)器人。 軍用機(jī)器人主要用于軍事上代替或輔助軍隊(duì)進(jìn)行作戰(zhàn)、偵察、探險(xiǎn)等工作。根據(jù)不同的作戰(zhàn)空間可分為地面軍用機(jī)器人、空中軍用機(jī)器人(即無人飛行機(jī))、水下軍用機(jī)器人和空間軍用機(jī)器人等。軍用機(jī)器人的控制方式一般有自主

8、操控式、半自主操控式、遙控式等多種方式。</p><p>　　在民用機(jī)器人中，各種生產(chǎn)制造領(lǐng)域中的工業(yè)機(jī)器人在數(shù)量上占絕對多數(shù)，成為機(jī)器人家族中的主力軍。其它各種種類的機(jī)器人也開始在不同的領(lǐng)域得到研究開發(fā)和應(yīng)用，其中工業(yè)機(jī)器人最為突出。工業(yè)機(jī)器人是機(jī)器人中數(shù)量和種類最多的一種機(jī)器人，廣泛用于工業(yè)領(lǐng)域的各行各業(yè)。工業(yè)機(jī)器人一般由機(jī)械本體、控制器、和檢測傳感裝置等構(gòu)成，是一種仿人操作、自動(dòng)控制、可重復(fù)編程、能在三維空

9、間完成各種作業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。它對穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動(dòng)條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。</p><p>　　工業(yè)機(jī)器人并不是在簡單意義上代替人的勞動(dòng)，它既有人對環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能力，又具有機(jī)器可長時(shí)間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，從某種意義上說它也是機(jī)器的進(jìn)化過程產(chǎn)物。機(jī)器人技術(shù)是綜合了計(jì)算機(jī)、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技

10、術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)，是當(dāng)代研究十分活躍、應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。機(jī)器人應(yīng)用情況，是一個(gè)國家工業(yè)自動(dòng)化水平的重要標(biāo)志。</p><p><b>　　2、發(fā)展前景</b></p><p>　　隨著人工智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)的迅速發(fā)展，智能控制必將迎來它的發(fā)展新時(shí)代。機(jī)器人領(lǐng)域近幾年有如下幾個(gè)發(fā)展趨勢：</p><p&g

11、t;　　1、性價(jià)比逐步提高，性能不斷提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修），而單價(jià)不斷下降。</p><p>　　2、工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)向基于PC機(jī)的開放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化。同時(shí)，器件集成度提高。從而，大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維護(hù)性。</p><p>　　3、傳感器的作用日益重要，除傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，視覺、聲覺、力覺、觸覺等多種傳感

12、器的融合技術(shù)已用來進(jìn)行環(huán)境建模及決策控制。</p><p>　　4、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)器人中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過程控制，如使遙控機(jī)器人操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)端作業(yè)環(huán)境中的感覺來操作機(jī)器人。</p><p>　　三、研究內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案</p><p><b>　　1、研究內(nèi)容</b></p><p>　　本課題主要擬

13、開發(fā)一個(gè)能自動(dòng)循跡的智能機(jī)器人控制系統(tǒng)。設(shè)計(jì)主要以簡易智能機(jī)器人為開發(fā)平臺(tái)，選擇通用、價(jià)廉的STC89C52單片機(jī)為控制平臺(tái)，選擇常見的電機(jī)模型車為機(jī)械平臺(tái)，通過細(xì)化設(shè)計(jì)要求，結(jié)合傳感器技術(shù)和電機(jī)控制技術(shù)相關(guān)知識，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的各種功能。設(shè)計(jì)完成以由紅外線傳感器的自動(dòng)循跡智能機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的前進(jìn)、轉(zhuǎn)向行駛，自動(dòng)根據(jù)地面黑線尋跡導(dǎo)航，實(shí)現(xiàn)智能控制，達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。其控制系統(tǒng)單片機(jī)部分電路圖如圖1所示： </p><p

14、>　　圖1 智能機(jī)器人控制系統(tǒng)單片機(jī)部分電路圖</p><p>　　2、擬采用的研究方案</p><p>　　①系統(tǒng)設(shè)計(jì)：智能循跡機(jī)器人采用后輪驅(qū)動(dòng)，左右輪各用一個(gè)直流減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過控制后面兩個(gè)輪子的轉(zhuǎn)速從而達(dá)到控制轉(zhuǎn)向的目的。在車體前部分別裝有四個(gè)紅外反射式傳感器，當(dāng)機(jī)器人左邊的傳感器檢測到黑線時(shí)，說明機(jī)器人向右邊偏移，這時(shí)主控芯片控制左輪電機(jī)減速，機(jī)器人向左邊修正。同理當(dāng)小

15、車的右邊傳感器檢測到黑線時(shí)，主控芯片控制右輪電機(jī)減速，車體向右邊修正。當(dāng)黑線在機(jī)器人的中間，中間的傳感器一直檢測到黑線，這樣機(jī)器人就會(huì)沿著黑線一直行走。</p><p>　?、跈C(jī)器人的選擇:在本次智能尋跡機(jī)器人的選擇過程中，我們選擇了后面兩輪驅(qū)動(dòng)，前萬向輪轉(zhuǎn)向的機(jī)器人，即后左右輪分別用兩個(gè)轉(zhuǎn)速和力矩基本完全相同的直流減速電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，機(jī)器人前部裝一個(gè)萬向輪，這樣當(dāng)我們通過I/O口控制兩個(gè)直流減速電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向時(shí)

16、就可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和直行，因此，我將選擇體積輕容易控制的機(jī)器人做為機(jī)器人。</p><p>　?、垩E模塊設(shè)計(jì):循跡模塊我們可以用光敏電阻組成。光敏電阻的阻值可以跟隨周圍環(huán)境光線的變化而變化當(dāng)光線照射到白線上面時(shí)，光線發(fā)射強(qiáng)烈，光線照射到黑線上面時(shí)，光線發(fā)射較弱因此當(dāng)光敏電阻在白線和黑線上方時(shí)，阻值會(huì)發(fā)生明顯的變化將阻值的變化值經(jīng)過比較器就可以輸出高低電平，但是這種方式受環(huán)境影響大，工作不穩(wěn)定，因此，我

17、們將研究幾種方案，選擇性價(jià)比和各方面更好的紅外傳感器。</p><p>　　④軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖2所示:</p><p>　　圖2 系統(tǒng)程序流程圖</p><p>　　機(jī)器人進(jìn)入循跡模式后，即開始不斷地掃描與探測器連接的單片機(jī)I/O口，一旦檢測到某個(gè)口有信號變化，程序就進(jìn)入判斷程序，把相應(yīng)的信號發(fā)送給電動(dòng)機(jī)從而糾正機(jī)器人的狀態(tài)。</p><p&g

18、t;　　四、目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度</p><p><b>　　1、目標(biāo)與特色</b></p><p>　　機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)按照預(yù)定軌道在無外部環(huán)境影響或改變時(shí)，機(jī)器人將一直沿著黑色標(biāo)記線運(yùn)動(dòng)。</p><p><b>　　工作進(jìn)度安排</b></p><p>　　1、查閱資料、翻譯英文資料、撰寫開

19、題報(bào)告 第1周-第3周</p><p>　　2、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)及軟件設(shè)計(jì) 第4周-第7周</p><p>　　3、系統(tǒng)分析與調(diào)試 第8周-第15周</p><p>　　4、撰寫論文并準(zhǔn)備答辯

20、 第16周-第18周</p><p><b>　　五、主要參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1王秋爽，曾兆龍 單片機(jī)開發(fā)基礎(chǔ)與經(jīng)典設(shè)計(jì)實(shí)例北京機(jī)械工業(yè)出社</p><p>　　2華成英，童詩白模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第四版高等教育出版社</p><p>　　3吳錘紅 MCS-51微機(jī)原理與接口技術(shù)廈門大學(xué)出

21、版社</p><p>　　4張毅剛 單片機(jī)原理及應(yīng)用2003年12月第一版高等教育出版社</p><p>　　5丁元杰，單片微機(jī)原理及應(yīng)用[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001</p><p>　　6金偉正，儀表技術(shù)與傳感器[J]，武漢：武漢科大學(xué)報(bào)，2000， 27（3）：17-18.</p><p>　　7王燕等，檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)[J]，中

22、原工學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，11（12）：21-22</p><p>　　8 嚴(yán)天峰，A/D轉(zhuǎn)換器及其在單片機(jī)中的應(yīng)用[J]，電子世界，2003，01（9）：05-07</p><p>　　9 杜洋，A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0832的應(yīng)用[J]，電子技術(shù), 2005,10(11):1-7</p><p>　　10 WANG J L，SUN Y，LIU Z J，etal． R