机器人课程设计new

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1、浙江科技学院本科毕业设计（论文）机器人课程设计自主行走机器人小车的设计学院：班级：姓名：学号：-16-浙江科技学院本科毕业设计（论文）摘要：本文通过对ARM开发和研究，实现移动机器人小车自主行走，速度反馈和红外线避障的功能。小车系统的组成主要包括避障传感器部分，电机控制部分，速度反馈部分以及ARM嵌入式系统核心控制部分。避障传感器系统采用红外线技术，主要完成对障碍物的感应；移动机器人小车的电机控制转速部分采用步进电机作为电机首选；还有速度反馈的部分，由于ARM板内部没有记数的功能，我们就设计了传感器数据读取的一个系统。最后，贯穿整篇文章的是对机器人的核心部分（基于ARM嵌入

2、式系统）的研究和设计，主要让操作系统完成控制功能（主要是通过接收避障系统感应外界环境所返回的信号，进而控制运动控制系统，从而完成一个自主运动的智能功能）。关键词：ARM板；自主行走；红外线感应；嵌入式操作系统；电机1机器人实现方法和实现过程以S3C44B0X实验板为平台，以及避障系统和运动控制系统两部分结合起来构成整个移动机器人最主要的硬件部分。其中，实验板为移动机器人的中枢神经部分，它承担着对于外部硬件的全权管理（包括接收外部硬件的传递过来的信息，对信息进行相应的处理，以及把处理后的信息再传递给外部硬件）；避障系统为整个机器人系统的感应部分，一切外界环境的识别都有避障系统

3、来完成；运动控制系统为整个机器人系统的移动部分，它承担着让机器人能自由的在物理环境中移动的功能。1.1实现过程以S3C44B0开发板构建整个机器人的中枢神经，主要是采用嵌入式操作系统来管理。这里具体工作主要包括将uClinux操作系统移植入ARM，以及在操作系统下编写外部驱动程序来识别和控制外围硬件（主要是避障系统和运动控制系统）。避障系统设计：采用红外线来实现避障（电路设计，调试）。运动控制系统设计：采用直流电机来实现机器人的移动功能(电路设计，调试)。软件设计部分：主要是应用程序配合外部硬件驱动程序。下文将详细介绍软件实现的具体方法和实现代码。2自主行走机器人的行走控制

4、方案2.1直流电机的控制方案-16-浙江科技学院本科毕业设计（论文）一个电动小车整体的运行性能，首先取决于它的电池系统和电机驱动系统。电动小车的驱动系统一般由控制器、功率变换器及电动机三个主要部分组成。电动小车的驱动不但要求电机驱动系统具有高转矩重量比、宽调速范围、高可靠性，而且电机的转矩-转速特性受电源功率的影响，这就要求驱动具有尽可能宽的高效率区。我们所使用的电机一般为直流电机,主要用到永磁直流电机、伺服电机及步进电机三种。直流电机的控制很简单，性能出众,直流电源也容易实现。这里主要介绍这种直流电机的驱动及控制。2.2驱动电路2.2.1驱动芯片介绍L298是ST公司生产

5、的一种高电压、大电流电机驱动芯片，直接采用，TTL逻辑电平控制，可用来驱动继电器、线圈、直流电动机、步进电动机等电感性负载。该芯片的主要特点是：工作电压高，最高工作电压可达46V；输出电流大，瞬间峰值电流可达3A，持续工作电流为2A；内含两个H桥的高电压大电流全桥式驱动器，可以用来驱动直流电动机和步进电动机、继电器、线圈等感性负载；采用标准TTL逻辑电平信号控制；具有两个使能控制端，在不受输入信号影响的情况下允许或禁止器件工作有一个逻辑电源输入端，使内部逻辑电路部分在低电压下工作；可以外接检测电阻，将变化量反馈给控制电路。其芯片原理结构图如下：原理图-16-浙江科技学院本科

6、毕业设计（论文）2.2.2驱动电路直流电机驱动电路使用最广泛的就是H型全桥式电路，这种驱动电路可以很方便实现直流电机的四象限运行，分别对应正转、正转制动、反转、反转制动。它的基本原理图如图1所示:    全桥式驱动电路的4只开关管都工作在斩波状态，S1、S2为一组，S3、S4为另一组，两组的状态互补，一组导通则另一组必须关断。当S1、S2导通时，S3、S4关断，电机两端加正向电压，可以实现电机的正转或反转制动；当S3、S4导通时，S1、S2关断，电机两端为反向电压，电机反转或正转制动。此部分是单纯的硬件设计，没涉及到软件方面，但是实现驱动电机的功能时，我们软件输出必须通过驱

7、动电路来实现驱动。所以这个部分和软件设计也是密不可分的一个环节。3避障系统设计3.1常用避障电路的实现方法机器人小车避障电路设计常用的方法有两类：一种是超声波发射，接收传感器；另一种是红外线发射传感器。超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，但超声波技术受干扰影响比较大。采用红外线技术设计避障电路，主要优点是廉价，而且，红外线常用于遥控电路，技术比较常熟，电路电路设计也比较简单，但是，它的避碰距离不是很远，一般最远也不会超过1m。考虑到实验室的条件以及技术实用性，本项目主