基于慧鱼模型的自动避障机器人的设计.pdf

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1、·76·科技论坛基于慧鱼模型的自动避障机器人的设计赵汝和（四川大学锦城学院,四川成都611731）摘要:本文采用慧鱼组件中的机械构件、电气构件以及传感器按照功能设计、结构设计、软件设计的步骤设计了基于慧鱼技术的一种避障机器人，并采用ROBpro编写了控制程序实现前进、后退、转弯，可以自动避开障碍等功能。关键词:机器人；慧鱼；避障；ROBpro；控制随着社会的发展和分工，现代大工业生产时代在运输搬运、家根据以上的分析，我们对机器人可以实现的功能做了如下的规庭清洁、医疗、煤矿隧道抢险等领域都对机器人提出了越来越高的定：a.机器人可以实现向前直行；b.前行的过程中如果在正前方有障要求，希望

2、采用机器人代替人从事繁重的、重复的工作，特别对能够碍，机器人后退一段距离，然后向左转弯，继续前进；c.如果机器人在自动避开障碍的可以自由移动的机器人具有了强烈的需求。自动避前进的过程中在右面有障碍，机器人向左转弯，然后向前；d.如果机障机器人是能够对前进道路上的障碍进行自动识别并且在控制程器人在前进的过程中在左面有障碍，机器人向右转弯，然后向前。序的控制下能够自动跨越或绕开障碍物的一种特种机器人，我们通2.2慧鱼障碍机器人结构设计常意义上讲的障碍机器人都是指能绕开障碍物的机器人。1慧鱼简介1.1慧鱼组件机器人教育是目前创新教育的热点，慧鱼机器人是教学机器人中应用最为广泛的一种，慧鱼机

3、器人组件采用优质工程塑料，以“六面拼接体”技术为基础，可以反复的拆装，还原科学原理，展示技术模型，因此慧鱼模型被诸如IBM、西门子等很多公司采用，用以验证生产流水线。目前慧鱼提供了三类零件。（1）机械构件类：包括了各种常见的机械组件例如：万向节、齿轮、齿箱、链条、连杆、曲轴、弹簧、凸轮、涡杆、涡轮等。（2）是电气构件类：包括了慧鱼提供的接口板、直流电机、发光器件、各种光敏、磁敏和热敏的传感器。（3）是气动构件：包括了气缸、活塞、气管、气阀、储气罐等气压元件可以非常方便的构成气压系统。图1慧鱼机器人结构1.2慧鱼编程控制工具根据对机器人的功能定义我们做的机器人的结构如图1，在车我国的高

4、校在2000年左右大量引进了慧鱼机器人，对于慧鱼架的外部安装设计了一个圈，其目的是在触碰障碍的时候提供一个机器人的编程控制都采用了LLWin软件，LLwin是一种图形化的软缓冲同时可以安装传感器，另外在车架上安装了有两个电机分别驱件，简单易懂。对于后来开发的智能接口板，推荐采用ROBpro软件，动左右两个车轮，分别为编号为M1和M2，在机器人的正前方以及其它的编程控制工具还有PLC方式、单片机控制方式、VB/labView左、右方向各有安装了传感器。方式等。PLC方式：可编程逻辑控制器也称为PLC，专为在恶劣的工2.3慧鱼机器人的控制流程（图2）业环境条件下工业控制应用而设计的，具有

5、很强的系统稳定性和极高的可靠性，而且编程手段多样化，可以用梯形图、语句表、功能块图等方式实现编程控制，编程简单直观，控制稳定可靠。特别是梯形图继承了传统控制线路的清晰直观感，具有梯形图使用经验的电气人员可以方便的继承以前的编程经验和程序，梯形图程序易于移植、书写，修改。单片机控制方式：单片机具有集成度高，性能可靠等特点而广泛的应用于工业控制、仪器仪表、智能设备等领域，它也被应用于慧鱼机器人的控制中。但是由于需要实现对电机的控制，实现对开关等信号的采集，所以需要单独开发一款单片机应用电路，开发具有一定的难度。VB/labView方式：在文献中报道了采用VB和LabView实现对慧鱼机器

6、人的控制，但是他们的控制基本都是在VB或LabView中实现控制界面，根据通信协议，控制命令传输到接口板中实现控制，适合于熟悉VB和LabVIEW的用户。图2自动避障机器人程序流程2自动避障碍机器人设计当控制板上电完成初始化以后，M1和M2电机以相同的速度同2.1慧鱼机器人功能设计向转动，小车完成直线行驶，如果系统接收到停止信号，M1和M2障碍机器人其主要的功能是可以实现避开障碍，识别障碍的方同时停止，故障小车停止运动，如果没有接收到停止信号，小车继续式可以有接触式和非接触式两种。对于非接触式来说可以采用图像前进，如果触碰到障碍根据障碍传感器的方位确定障碍在正前方、识别、超声波或自动

7、巡线的方式；对于接触式通常采用慧鱼机器人左方还是右方从而启动相应的避障程序完成避障。组件中的开关件实现，我们利用开关功能，给它供电后1和3是常2.4慧鱼机器人的软件设计开的开关，1和2端口是常闭的开关，当机器人小车触碰到障碍后1编程使用的软件是ROBOPro，它是由慧鱼公司提供的一种图和3原来常开的开关就闭合了，会发送一个上升沿信号给计算机，1形化的编程软件，适合于具有简单编程基础的工程师或学生使用和2端口就会发送一个下降沿信号，我们可以识别这个上升沿或下