家庭服务智能机器人小车的设计.pdf

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1、In劬aI‘妇mbllsti佃Engine＆Parts·153·家庭服务智能机器人小车的设计李增强；郭苗苗；郭鹏程；邓豪一(东北石油大学电气信息工程学院，大庆163318)摘要：随着信息技术的快速发展，智能小车逐渐走入人们的生活，它大规模应用于智能运输系统、特种作业、军事作战等领域，除此之外，还延伸到了家庭服务方面。本文从智能小车的便利性和智能性入手，用Keil软件编程，利用Ard娃inoMEGA2560R3为主模块，再加上其他超声波测距、气体检测、蓝牙等模块和iMac摄像头、机械手臂等装置，实现了智能小车自动避障、

2、检测空气、用手机蓝牙串口通信软件控制其移动、移动监控家里的实时情况、将拍摄到的视频传送给电脑、在狭小空间抓取东西等各种功能，经多次实验验证，本物品达到了预期的效果和目标。关键词：Keil；ArduinoMEGA2560R3；移动监控；蓝牙串口；气体检测；机械手臂O引言智能化作为现代社会的新产物，是以后的发展方向，它可以按照预先设定的模式在一个特定的环境里自动运作，无需人为管理，便可以完成预期所要达到的或是更高的目标。它集中地运用了计算机、传感、通信、人工智能及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体【”。本文所研究的智

3、能家庭服务小车，顾名思义，是一种为人类提供家庭帮助服务的特种机器人。随着网络技术的不断发展，我们可以在室外控制家中的智能小车执行特定的任务，比如清扫家具、控制家电等，任何任务都可以通过预编程来完成。现有的避障算法只是通过给左右两个步进电机加不同的电平来控制左右两个车轮的停止与转动，实现小车90度、180度、360度转向，但采用这种方法，小车转起弯来十分生硬。本文研究出一种使小车对不同地形、障碍物更有适应性的方法：给左右两个车轮的步进电机速度加权，使左右两个车轮始终保持前进的状态，转弯时使小车左右车轮产生速度差(由前方

4、障碍物距离远近确定大小)来实现车体的转向，这种方法增加了小车的灵活性，从而更加方便家庭生活、保障家庭生活安全、让家庭生活不断的实现科技化。1整体方案设计本文所说的家庭智能服务小车可分为手持设备和小车车体两部分。手持设备即手机，用蓝牙串口通信软件对小车进行控制，其控制原理为通信两端设备必须均兼容于蓝牙模块BFl0一A协议，通过协议来进行通信。小车车体部分基于Arduino单片机，通过蓝牙模块、超声波模块、有毒气体检测模块、摄像头、多个舵机、驱动桥、电机、蜂鸣器等来实现小车的各个功能。其创新之处在于：①采用蓝牙技术建立无

5、线通信。制作车载蓝牙部件与手机蓝牙装备配对，不是采用现成的套件无线通信产品：②自编自动避障算法，使得小车自动避障灵敏度有所提高；③将摄像头安置在小车上，并与机械臂相配合，同时做课题项目：黑龙江省大学生创新创业训练省级项目。作者简介：李增强(1994一)，男，甘肃康县人，本科。到监控及对物体的准确抓取i④将气体检测模块安装在小车上，使小车成为一个移动的“空气观测站”。总的来说，本作品应用前景较广，在家庭生活、灾后救援方面都可应用。而且操作简单、方便、快捷，效果直观、准确、迅速。图1整体方案设计图2各部分电路设计下面就主

6、要模块做简要说明：2．1ArduinoMega2560电路板ArduinoMega2560开发板是一块以A7IImega2560为核心的微控制器开发板，本身具有54组数字I／Oinput／output端，16组模拟比输入端，4组UART，使用16M}王zcwstaloscillator，由于具有bootloader，因此能够通过USB直接下载程序而无需经过其他外部烧写器。供电部分可选择由USB直接提供电源，或者使用AC—to—adaDter及电池作为外部供电f甜。2-2舵机舵机是由直流电机、减速齿轮组、传感器和控制电

7、路组成的一套自动控制系统，通过发送信号，指定输出轴旋转角度。一般的舵机都有最大旋转角度，它只能在一定角度内转动。舵机可以反馈转动的角度信息，且可以控制某物体转动一定的角度(如机器人关节)。模块内部原理图如图2所示。2．3超声波测距模块·154·内燃机与配件图4整体电路图血：K白由白川⋯罕半22K。22P㈠1”‰汀II牛⋯INlI气9lI上IN27、l、334lj■l^j1n、2、‘S、3l、4l，，nIITl、4Lll1nIil’LT2VCC630I』113Il暮§杂，、LT3}I_rr』14UU714—8ISE＼A

8、G～DIS卜NBlbJ。298N图2驱动桥电路INTCjF图3超声波测距模块超声波测距传感器使用附近物体反射回来的高频声波来计算他们之间的距离，有些超声波传感器需要一个微处理器来发送和接收传感器信号，而另一些传感器则在传感器内部计算距离，并且产生一个易于被Arduino读取的与距离成正比例的输出信号。模块内部原理图如图3所示。2．4蓝牙模块Bl