智能巡線機器人設計

摘  要

近年來機器人的研究和應用已經不僅僅局限于軍用領域。許多應用于軍用機器人上的成功技術已經在民用機器人中得到了一定的應用。在工業機器人的基礎上，運用了傳感器技術和單片機智能控制技術，設計出了一種能自動運送貨物的職能巡線機器人。

論文首先對智能巡線機器人總體設計方案進行敘述，闡述其各要素的工作原理，然后就整個智能巡線機器人系統劃分為五個模塊，分章節對各個模塊設計制作進行闡述。

機器人機械結構部分，通過分析常用的車輪驅動配置方式，擇優選擇了前排安裝兩個萬向輪、后排安裝兩個獨立驅動輪的設計方案，充分考慮到了巡線的簡易性和穩定性。

機器人傳感器接口與驅動電路部分，詳細闡述了光電傳感器檢測信號原理，敘述了設計所采用的光電傳感器接口電路詳細設計方案，分析了傳感器采用該種布局方案的原因。針對機器人的機械特性和速度要求，選用了L298N驅動芯片驅動電機，分析了它的優缺點和可行性。

機器人主控系統硬件部分闡述了主控芯片選型，主控電路設計方案，以及相應的接口說明。軟件部分在MSP430平臺上實現了快速、穩定、準確的巡線方法。

關鍵詞: 機器人；巡線；光電檢測；PWM驅動。

Abstract

In recent years, research and design ...

目  錄

摘要1

Abstract2

前言3

第1章 緒論1

1．1 機電一體化技術簡介1

1. 2智能巡線機器人的概況2

1. 3 課題的主要內容2

第2章 自動巡線機器人總體方案設計4

2．1 機器人要素分析4

2．2 機器人總體分析5

2.2.1 場地分析5

2.2.2 機械結構分析5

2.2.2控制系統框架設計5

2.2.4運動姿態分析5

第3章  機械結構設計7

3．1 移動機器人的車輪驅動配置7

3.1.1 機器人常用車輪驅動配置介紹7

3.1.2 本系統所采用的車輪驅動方式配置10

3．2 機器人機械尺寸設計11

第4章 傳感器接口電路設計13

4．1 機器人對巡線傳感器的要求13

4．2 超聲波傳感器13

4.2.1超聲波傳感器的原理13

4.2.2 超聲波的發射與接受電路15

4．3 紅外光電反射式傳感器15

4.3.1 紅外光電反射式傳感器原理16

4.3.2 基于反射光強度測量的紅外光電反射式傳感器電路17

4．4 紅外光電反射式傳感器布局19

第5章 電機驅動電路設計21

5．1 驅動電機的選用21

5.1.1電機減速器的選擇22

5.1.2 所選電機性能校核23

5．2 直流電機的轉動控制24

5．3 直流電機的速度控制26

5．4基于L298的驅動電路28

第6章 智能巡線機器人之態調整方法31

6．1 總體分析31

6．2 姿態分析32

第7章 主控系統的設計36

7．1 主控制芯片的選型36

7.1.1 MSP430系列與89C51系列單片機36

7.1.2 選用的MSP430F449的原因38

7.1.3 MSP430F449的引腳39

7．2 主控單元電路設計39

7．3 MSP430實現巡線算法43

7. 4巡線改進方法的實現46

7. 5轉彎分析51

總結與展望56

致謝57

參考文獻58

附件一：程序60