智能清扫机器人

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1、摘要总体方案是设计一个自主控机器人，在一个模拟的平面结构内运动，移动机器人本体，完成自主移动、避障功能。尽快遍历每一个角落，完成任务，这个工作受多个因素的影响。其中在现实生活中清洁机器人清理的过程中，利用了机器人自身的传感系统、运动控制系统和自主蔽障系统，自动记录时间系统等。整个系统的电路结构简单，可靠性能高。实验测试结果满足要求，本文着重介绍了该系统的硬件设计方法及测试结果分析。采用的技术主要有：（1）通过编程来控制小车的速度；（2）传感器的有效应用；关键词80C51单片机、光电检测器、PWM调速、电动小车、舵机一.国内外研究现况在日本，东日

2、本铁路公司、shinko电器公司和Howa工业有限公司联合研制了车站地面清扫机器人.机器人可沿墙壁从任何一个位置自动启动.利用不断旋转的刷子将废弃物扫入白带容器中[1]日本静甲株式会社的清水工厂开发出一种自动清扫机器人.可用于各种工厂的清扫工作.机器人采用光纤陀螺控制方向.采用编码器和超声波传感器测距.采用光学探测器探测障碍物机器人的四周装有橡胶垫.橡胶垫内部装有触觉传感器.一旦机器人与人接触.触觉传感器信号会使机器人停下来1以保证人的安全Br-3]这些应用还都是用于工业或者公共的场合.真正具有里程碑意义的是2002年9月清洁机器人‘‘Room

3、ba”美国面市.这是一款面向家庭的机器人。重约2ky直径为762mm(30").具有高度自主能力.可以游走于房间各家具缝隙间.灵巧地完成清扫工作.据说这是将用于军事的“躲避地雷的移动技术，'应用到了吸尘器上。“Roomba”的动作有点迟缓.但却能稳定安全地完成任务由于能够在完成任务后自动切断电源.所以可以在外出期间让‘‘Roomba”在家进行清扫英国法国和澳大利亚也都推出过清洁机器人产品在国内，对清洁机器人相关技术如机器感知、机器人导航和定位与路径规划机器人控制、电源与电源管理、动力驱动等技术的研究.哈尔滨工业大学、华南理工大学、上海交通大学等

4、高校，也对清洁机器人进行了大量的研究，并取得了一些成果，这些都为清洁机器人的研究开发和推广奠定了物质和技术基础二.设计思路为了制作一个能够覆盖全区域的清洁机器人，首先是设计一个移动的平台。为了简便起见，设计了两轮车身，两个后轮做主动轮，主动轮用两个直流电机。从动轮用一个万向轮。清扫装置用一个伺服电机带动一个灰尘刮和一个刷子，产生推动力达到除尘的目的。在车身前部放置一个储存垃圾的箱体。在车身的最后还设计了一个抹地机械手，进一步达到清洁的目的，机械手下带有洒水除尘装置，机械手上面的水箱带有一个用伺服电机控制的门，用来控制洒水量。车身上部安装了一个光

5、电开关，以达到避障的作用。三．电子电路的设计采用一块微处理器STC89C52为控制系统的核心，负责控制电机、障碍检测信号处理、舵机控制、液晶显示等。电机驱动模块采用单片机作为电机的控制单元,使PWM信号的脉冲宽度实现微秒级的变化,从而实现电机调速。单片机完成控制算法,再将计算结果转化为PWM信号输出到电机,由于单片机系统是一个数字系统,其控制信号的变化完全依靠硬件计数,所以受外界干扰较小。直流电机控制，液晶显示模块和单片机最小系统由一个电源供电。障碍检测模块用于检测小车前进路上的障碍物，如有障碍则进行避让。液晶显示模块用于显示当前小车运行状态。

6、1.机械方案的设计小车的驱动设计为二轮驱动。而二轮驱动又分为前轮和后轮驱动。后轮驱动的好处是：转向性能得到改善。前轮是转向轮，使得转向时的行驶方向容易控制，不容易出现过度转向的现象，转向安全性也得到提高。2.车体结构设计为了满足机器人的性能要求，机器人的机械结构应该具有稳定性，运动灵活性和足够强度的特点，同时尺寸要小，容量要大，重量要轻。清扫小车的机械结构组成部分主要有：车体的设计，传感器的安装。为了保证小车良好的直线性，采用双电机驱动左右两轮的方式，在车体的前端装有一个不锈钢万向滚珠，这样可以使小车获取较好的机动性和灵活性。底盘采用铝合金框架

7、，以增大其坚固性，减轻重量。3.单片机STC89C52的系统设计由于51系列单片机在我国普及的时间比较早，开发和应用的实例比较多，在学习编写程序时有丰富的实例可以参考和借鉴。因此，我选择51系列单片机进行控制。本设计中我选用了STC公司的STC89C52。3.1STC89C52的特点STC89C52具有以下几个特点：·STC89C52与MCS-51系列的单片机在指令系统和引脚上完全兼容；·片内有8k字节在线可重复编程快擦写程序存储器；·全静态工作,工作范围:0Hz～33MHz；·三级程序存储器加密；·128×8位内部RAM；·32位双向输入输出

8、线；·两个十六位定时器/计数器；·五个中断源,两级中断优先级；·一个全双工的异步串行口；·间歇和掉电两种工作方式。3.2STC89C52的功能描述ST