机器人自动寻迹避障系统设计.doc
《机器人自动寻迹避障系统设计.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《机器人自动寻迹避障系统设计.doc(46页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、精品文档,仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除天津工业大学毕业论文机器人自动寻迹避障系统设计姓 名 任 浩 学 院 电气工程与自动化学院专 业 自动化 指导教师 修春波 职 称 副教授 2013年6月3日【精品文档】第 37 页附表1天津工业大学毕业论文任务书 题目机器人自动寻迹避障系统设计学生姓名任 浩学院名称电气工程与自动化学院专业班级自动化094课题类型实际课题课题意义随着人类探索活动的不断发展,促使了机器人的诞生。机器人可以代替人类完成许多高强度、高难度的工作,也可代替人类完成那些在恶劣环境中,甚至是危险致命环境中的特殊工作,因此具有广泛的应用前景。本次研究的主要内容是一种基于单片机
2、控制的自动寻迹避障小车的设计,该车以单片机为控制核心,利用传感器对前方障碍物信息及路面信息进行采集,并将障碍物检测信号和路面检测信号反馈给单片机。单片机对采集到的信号予以分析判断,及时控制驱动电机以调整小车转向,从而使小车能够避开障碍物,沿着预定轨道自动行驶,实现小车自动寻迹避障的目的。任务与进度要求2013.3.7-2013.3.30 查阅与本课题相关课题的资料,熟悉本课题的原理2013.3.31-2013.4.25 完成本课题系统方案的整体设计2013.4.26-2013.5.10 完成本系统的硬件设计及调试2013.5.11-2013.6.05 完成对毕业论文的撰写2013.6.5-20
3、13.6.8 通过毕业答辩主要参考文献1胡海峰,史忠科,徐德文.智能汽车发展研究J.计算机应用研究.2004,5(6):2023.2章小兵,宋爱国.地面移动机器人研究现状及发展趋势.机器人技术与应用.2005,15(4): 1923.3Sharma U K, Davis L S. Road following by an autonomous vehicle using range dataJ. IEEE Transactions on Robotics and Automation,1988, 6(8): 515-523.4徐国华,谭民.移动机器人的发展现状及其趋势J.机器人技术与应用.20
4、01,8(7):7 14.5冯建农,柳明,吴捷.自主移动机器人智能导航研究进展J.机器人.1997,19(10): 468478.起止日期2013.3.7-2013.6.8备注院长 教研室主任 指导教师 毕业论文开题报告表附表2 2013 年 3月 10 日姓名任 浩学院电气工程与自动化学院专业自动化班级自动化094题目机器人自动寻迹避障系统设计指导教师修春波一、与本课题有关的国内外研究情况、课题研究的主要内容、目的和意义:随着社会生产和科学的发展,智能机器人的研究越来越受到社会各界的广泛重视。而智能机器人研究的主要内容就是机器人的寻迹与避障。机器人自动寻迹避障系统一般可划分为信号检测部分和控
5、制部分,信号检测部分包括轨道检测、障碍物检测以及速度检测控制部分包括驱动控制、制动控制和转向控制。 本次研究的主要内容是一种基于单片机控制的自动寻迹避障小车的设计,该车以单片机为控制核心,利用传感器对前方障碍物信息及路面信息进行采集,并将障碍物检测信号和路面检测信号反馈给单片机。单片机对采集到的信号予以分析判断,及时控制驱动电机以调整小车转向,从而使小车能够避开障碍物,沿着预定轨道自动行驶,实现小车自动寻迹避障的目的。 随着智能机器人技术的快速发展,智能机器人在家务劳动、患者看护、警务服务、家庭娱乐和办公室事物等各项服务工作中得到广泛的应用。二、进度及预期结果:起止日期主要内容预期结果3.7-
6、3.303.31-4.254.26-5.105.11-6.56.6-6.8查找资料。查阅相关课题的资料软硬件设计。对本课题要求的软硬件进行设计软硬件调试。对以设计好的软硬件进行调试撰写毕业论文毕业答辩初步了解有关本课题的研究内容。初步完成软硬件设计完成软硬件调试完成毕业论文通过毕业答辩完成课题的现有条件已具备完成本课题的软硬件设施审查意见指导教师: 年 月 日学院意见主管领导: 年 月 日附表5天津工业大学本科毕业论文评阅表(论文类)题目机器人自动寻迹避障系统设计学生姓名任 浩学生班级自动化094指导教师姓名修春波评审项目指标满分评分选题能体现本专业培养目标,使学生得到较全面训练。题目大小、难
7、度适中,学生工作量饱满,经努力能完成。10题目与生产、科研等实际问题结合紧密。10课题调研、文献检索能独立查阅文献以及从事其他形式的调研,能较好地理解课题任务并提出实施方案;有分析整理各类信息,从中获取新知识的能力。15论文撰写结构严谨,理论、观点、概念表达准确、清晰。10文字通顺,用语正确,基本无错别字和病句,图表清楚,书写格式符合规范。10外文应用能正确引用外文文献,翻译准确,文字流畅。5论文水平论文论点正确,论点与论据协调一致,论据充分支持论点,论证过程有说服力。15有必要的数据、资料支持,数据、资料翔实可靠,得出的结论有可验性。15论文有独到见解或有一定实用价值。10合计100意见及建
8、议:评阅人签名: 年 月 日附表7: 天津工业大学毕业论文成绩考核表学生姓名任 浩学院名称电气工程与自动化学院专业班级自动化094题目机器人自动寻迹避障系统设计1毕业设计(论文)指导教师评语及成绩:成绩: 指导教师签字: 年 月 日2毕业设计(论文)答辩委员会评语及成绩:成绩:答辩主席(或组长)签字: 年 月 日3毕业设计(论文)总成绩:a.指导教师给定成绩b.评阅教师给定成绩c.毕业答辩成绩总成绩(a0.5+b0.2+c0.3)摘 要 随着现代交通的发展及科学技术的提高,人们的生活水平也在发生重大的变化,同时私家车的数量也在逐步增加,且汽车技术也在日益提高,并越来越趋向于智能化。但伴随着的却
9、是道路的拥挤与交通事故的频繁发生,这严重的影响了人的生命安全。有资料显示,导致追尾、相撞等此类交通事故发生的主要因为是两车之间的距离太近造成的。为了解决在两车距离问题上尽量避免或减少此类交通事故的发生,本课题提出了采用传感器技术来研究分析智能小车的寻迹避障系统。 本文的目的是采用传感器来设计小车寻迹避障系统。首先在研究课题的国内外情况下,对小车寻迹避障系统的设计方案进行论证,其中主要对系统检测和电机驱动方面进行了详细的论证。同时对系统采用的单片机控制与整个系统各模块的方案进行了说明。其次,本文完成了对智能小车的主体部分,即硬件部分进行了详细的设计。硬件部分包括:系统主控制部分、驱动单元部分、小
10、车躲避障碍物单元设计、小车寻迹单元设计与电机控制电路设计等。最后,在完成软硬件设计后,对系统进行测试,其中主要是测试方法的应用与测试的结果的分析。关键词:单片机;寻迹避障;传感器;电子技术ABSTRACTWith the development of modern transportation and the advancement of science and technology, also the standard of peoples living is in the event of major changes,at the same time number of private c
11、ars is also steadily increasing, and increasingly intelligent. But it is accompanied by the road of the congestion and accidents occur frequently, this has serious implications for the safety of their lives. There is a show that result in rear collision, such as car accidents, mainly because it is t
12、he distance between two vehicles too close. In order to solve the problems of distance on the cars to avoid or minimize such traffic accidents, the subject matter presented in sensor technology is also research and analysis of the Smart car evasive system.The purpose of this thesis is to use sensors
13、 to design car tracing and obstacle avoidance system. First in research situations at home and abroad, design the programme for demonstration of tracing and obstacle avoidance system, mainly on detection the motor drive system for the detailed argument. At the same time describes the programme of ea
14、ch module and the system as a whole. Secondly, completed the main part of the smart car , hardware design of parts in detail. Hardware part includes: System main control part, drive unit part, the car to avoid obstacles, car tracing unit design and motor control circuit design, etc. Finally, after c
15、ompletes the software and hardware design, carries on the test to the system, in which mainly is tests the method the application and the test result analysis.Key words:Single chip microcomputer;tracking and obstacle avoidance;sensor;Electronic technology目 录第一章 绪论11.1 本课题的研究背景及意义11.2 国内外研究现状11.3 本论文
16、主要的研究内容和论文结构3第二章智能小车控制系统的总体设计分析52.1系统方案设计52.2检测系统论证52.3电机驱动系统102.4单片机控制电路系统112.5PWM控制原理112.6系统各模块选择12第三章 智能小车控制系统硬件设计133.1主控单元设计133.2驱动单元设计153.3寻迹模块设计193.4避障模块设计213.5电源模块27第四章 智能小车控制系统软件设计294.1系统控制流程294.2算法设计314.3测距子程序33第五章 系统调试与测试355.1系统调试355.2系统测试355.3最终成果36第六章 结论39参考文献40附录 一 外文翻译(英文)41附录 二 外文翻译(中
17、文)46谢 辞49第一章 绪论1.1 本课题的研究背景及意义 随着人类探索活动的不断发展,促使了机器人的诞生。机器人可以代替人类完成许多高强度、高难度的工作,也可代替人类完成那些在恶劣环境中,甚至是危险致命环境中的特殊工作,因此具有广泛的应用前景。 智能车,又称为轮式机器人,它是以轮子作为移动设备、实现自主行驶的移动机器人。智能车是一种基于计算机技术、电子技术、传感器技术、信息融合技术、通信技术、网络技术、导航技术、智能控制技术及自动化控制技术等发展起来的现代智能控制系统,是一个集环境感知、规划决策、自主行驶与行为控制等功能于一体的高技术综合系统,它可以在复杂环境下,通过计算机控制调节行驶方向
18、、控制启停、实现速度的自主控制等12。目前,智能车在各个领域都具有广泛的应用前景,如它可以代替人类对零部件、线路板等类似产品进行检测;可以为顾客提供导购帮助;可以帮助残疾人改善生活质量和生活自由度;可以用于水下、太空及远程的服务与探测;可以完成在各种恶劣环境下的货物搬运以及系统维护和监测等工作;可以代替人类在危险地带完成军事任务;可以帮助人类完成地质勘探;可以改善道路交通安全,提高道路网络利用率,降低能源消耗等等3。 目前,随着计算机网络的日益普及,无线遥控技术结合网络控制技术将成为远距离控制系统的发展趋势。PC远程遥控与可视化跟踪技术因其潜在的应用受到了日益关注,因而,基于PC控制的智能小车
19、循迹系统的研究具有良好的潜在的实用价值。1.2 国内外研究现状1.2.1 国外智能移动机器人的研究在国外,人们对移动机器人的研究开始于20世纪60年代。美国斯坦福研究院在1966年至1972年间成功研制出了名为Shakey的地面自主移动机器人,标志着机器人研究的开始4。随着计算机与传感技术的发展,移动机器人的研究进入了小高潮,美国和欧洲的一些制造厂家对地面移动机器人进行尺寸与结构标准化,并大量研究与制造,推动了移动机器人的迅速发展。进入20世纪80年代以后,在美国国防部高级研究计划局(DARPA)投资6亿美元制定了地面无人作战的战略计划并对此立项,此计划全面推动了一些学校与科研单位进行地面移动
20、机器人中有关视觉与体系结构的研究发展5。例如1982年FMC公司研制的具有任务与路径规划的智能车,其跟踪车速可达19km/h避障车速8km/h6。美国Maryland大学在19831995年之间研究的基于视觉导航的军用无人侦察越野车辆(ALV ),以及后来的空间机器人计划;日本通产省组织的极限环境下作业的机器人计划;欧洲尤里卡中的机器人计划等7-9。 Martin Marietta公司于1986年研制的实现非结构化道路跟踪、避障以及三维地形图的确立等功能于一体的智能车ALVin10。从开始到这段时间,主要是基于学术角度对地面移动机器人的体系结构以及视觉信息处理进行研究并实验验证。此时期的研究带
21、动了各个国家进行移动机器人的研究与开发,为人类研制智能机器人积累了丰富的经验与技术11。 从1990年开始,对机器人控制技术与现实环境中的规划技术更深层研究的同时,移动机器人开始向实用化进军,开拓其在每个领域的应用市场。美国NASA成功研制出了“索杰纳”火星探测机器人,并于1997年登上火星,在此基础上研究与设计了Rocky7机器人,并在Lavic湖的岩溶流上和干枯的湖床上验证成功,主要用于火星上长距离探险12;另外NASA还研制了八足行走机器人“丹蒂11 。德国成功研制了一种轮椅机器人,并在乌尔姆市中心车站的客流高峰期的环境和1998年汉诺威工业商品博览会的展览大厅环境中进行了实地现场表演,
22、其表现出了其它现存的轮椅机器人或移动机器人所不可比的性能13。在DARPA的资助下,佐治亚理工研究可城市搜索与拯救机器人;卡内基梅隆大学研究了用于城市排爆机器人Yoder,以及1998年研制完成的穿越美国大陆的无人驾驶汽车Navlab 11;美国喷气推进实验室研制成功的完成城市战术侦察任务的战术侦察移动机器人Urbie14。在 2004年,美国的火星车“勇气”号和“机遇”号登上火星,并且圆满完成了预期的探索任务,它代表着当前世界上移动机器人的最高水平15。 2007年11月,日本东京早稻田大学研究人员推出了新型仿人型机器人“Twenty one”,它功能齐备,灵活性高,活动范围大,可以全方向移
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 机器人 自动 寻迹避障 系统 设计
限制150内