清洁机器人设计.doc

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1、基于合泰HT85F2280单片机设计的智能清洁机器人方案书设计者：王琦&刘家伦摘要近年来， 随着计算机技术与人工智能科学的飞速发展，智能机器人技术逐渐成为现代机 器人研究领域的热点。其中，服务机器人开辟了机器人应用的新领域。服务机器人的出现主 要有三大原因：一是劳动力成本的上升；二是人类想摆脱枯燥乏味的体力劳动，如清洁、家 务、照顾病人等；三是人口的老龄和社会福利制度的完善也为某些服务机器人提供了广泛的 市场应用前景。 服务机器人区别于工业机器人的一个主要特征就是服务机器人是一种适用于 具体的方式、 环境及任务过程的机器人系统， 其活动空间大， 具有在非结构环境下的移动性

2、， 因此服务机器人大多数是移动机器人。 随着社会的发展需要，服务机器人已经渗透了我们的生活、工作和经济方面，并且起到 了很大的作用。服务机器人的研究和发展对我们的经济发展有很多的影响。 这篇文章主要叙述清洁机器人的总体设计，比如主控制器、硬件驱动、电机驱动、以及一些人机交互方面等等。关键词：清洁机器人目录摘要……………………………………………………P2目录……………………………………………………P3第一章——前言………………………………………P4第二章——总体设计…………………………………P5第三章——总体原理图………………………………P6第四章——主程序流程图……………

3、………………P7第五章——控制器部分………………………………P8第六章——机械驱动部分……………………………P9第七章——步进电机驱动部分………………………P10第八章——传感器部分………………………………P12第九章——控制信号输入部分………………………P15第十章——显示部分…………………………………P18第十一章——温度检测部分…………………………P19第十二章——电源部分………………………………P22元件清单………………………………………………P23第一章前言随着人口的老龄化和社会福利制度的完善，导致劳动力成本的急剧上升，一些简单的重复性的体力劳动为服务机器人提供

4、了广阔的市场。清洁机器人是服务机器人的一种，可以代替人进行清扫房间、车间、墙壁等。提出一种应用于室内的移动清洁机器人的设计方案。其具有实用价值。室内清洁机器人的主要任务是能够代替人进行清扫工作，因此需要有一定的智能。清洁机器人应该具备以下能力：能够自我导航，检测出墙壁，房间内的障碍物并且能够避开；能够走遍房间的大部分空间，可以检测出电池的电量，同时要求外形比较紧凑，运行稳定，噪音小；要具有人性化的接口，便于操作和控制。结合清洁机器人主要功能探讨其控制系统的硬件设计。该智能吸尘器的核心设计利用了超声波测距的原理，通过向前进方向发射超声波脉冲，并接收相应的返回声波脉冲，对障碍

5、物进行判断；通过以单片机为核心的控制器实现对超声发射和接收的选通控制，并在处理返脉冲信号的基础上加以判断，选定相应的控制策略；通过驱动器驱动两步进电机，带动驱动轮，从而实现避障功能。与此同时，由其自身携带的小型吸尘部件，对经过的地面进行必要的吸尘清扫。第二章总体设计扫地机器人的总体设计思路：控制器部分：采用合泰公司的单片机作为主控制器。驱动部分：采用两个步进电机和一个平面轴承作为机械驱动部分。步进电机驱动部分：采用两个L298N作为步进电机驱动。传感器部分：使用超声波模块作为主壁障模块，使用红外用于防止跌落，并使用集成红外接收头接收红外接收信号，控制信号输入部分：外部的控

6、制主要分为两种，一种是红外控制信号，一种是通过触摸按键输入的控制信号。显示部分：使用12864进行内容显示。温度监测部分；使用DS18B20与温敏电阻相结合对的方式监测系统温度。电源部分：为了提供较大的供电电流和增加续航时间，本方案采用6节18650作为主电源。第三章总体原理图按键红外遥控超声测距温度监控红外防跌落电源输出电源输出电源输出电源电源总线LCD电机驱动数据输出总线MCU数据输入总线第四章主程序流程图检测按键信号并处理检测遥控信号并处理根据标志位控制各电机转动LCD显示状态和时间查询各传感器状态，执行相应服务程序初始化工作单元开始第五章控制器部分一款产品的性能优

7、良与否与它使用的MCU息息相关，本清洁机器人在运行时要处理温度、距离、红外。以及显示等数据，所以选择一款性能强大的MCU至关重要,基于以上几点，决定采用合泰半导体公司的8bitMCUHT85F2280。优点：1.使用1TPipeline架构8051CPU，处理速度更快。2.宽工作电压范围2.2V~5.5V，使系统更加稳定。3.内建高速12-bitADC，高精度的ADC可以方便的用来检测温度、电池电压等。4.ProgramMemory为16Kx8~64Kx8，大程序空间。5.内建多种通讯接口UART0、UART1、I2C、SPI