轮式机器人-设计报告.docx

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1、专业综合实验设计报告项目：自动循迹轮式机器人的设计制作班级：电131姓名：学号：同组同学：学期：2016-2017-11实验目的和要求1.1实验目的自动循迹、智能避障机器人是一个与电气工程专业有着密切关系的实际工程装备，本综合实验以此为依托，把自动循迹避障轮式机器人能够沿着设置的道路路线运动作为控制目标，完成从模型建立、控制方案确定、控制参数仿真分析、硬件线路设计到实物机械安装、硬件安装调试、控制程序编写集成、系统调试等步骤过程的训练。本实验涉及到《电路分析》、《电子技术》、《电力电子技术》、《电机学》、《电力拖动》、《自动控制原理

2、》、《传感器与检测技术》、《电机控制技术》等课程的理论和实验知识。是学生接触实际电气工程专业复杂工程问题的重要及关键途径。通过实验培养学生实践动手能力，运用现代工程工具和信息技术工具的能力，分析和解决实际工程问题的能力。从而使学生初步能够解决主要涉及电气工程专业知识的复杂工程问题。1.2实验要求要求同学综合运用课程的理论和实验知识，以自动循迹避障轮式机器人能够以一定的速度沿着设置的道路路线运动作为控制目标（技术指标为：机器人行走速度≥1m/s，行走偏离导航的线速度≤2/3车身宽度），要求完成从模型建立、控制方案确定、控制参数仿真分析

3、、硬件线路设计到实物机械安装、硬件安装调试、控制程序编写集成、系统调试等实验步骤。具体要求为：1）检索资料，对自动循迹避障轮式机器人的发展状况，当前的研究热点，技术发展的现状，发展趋势有所了解，查阅工程规范文件、产品样本、使用说明，了解实际系统运行时必须遵守的工程规范和系统实现时所受到的商用产品的实际限制。2）理解自动循迹避障轮式机器人的机械结构，用CAD软件绘制机械零部件的加工图纸，安装自动循迹避障轮式机器人。3）综合运用物理特性分析法和实验参数测定法建立自动循迹避障轮式机器人的数学模型，必要时在工作点附近近似线性化，以获得线性数

4、学模型。4）设计自动循迹避障轮式机器人控制系统的硬件系统，包括控制芯片的选型，外围电路的设计，传感器类型型号的选择、功率驱动电路的选择、人机交互部件的选择，掌握所选择元器件、部件的性能、用法。用电子线路设计软件绘制硬件原理图，设计相应的PCB设计图，安装硬件并调试。5）根据控制要求，设计控制系统的控制结构，选择合适的控制算法，结合具体数学模型，计算系统所能达到性能指标，利用MATLAB软件进行必要的系统仿真，通过仿真掌握控制参数的整定方法，使自动循迹避障轮式机器人系统满足性能指标。6）掌握系统联调的步骤方法，调试参数的记录方法，动态

5、曲线的测定记录方法。记录实验数据，采用数值处理方法和相关软件对实验数据进行处理并加以分析，记录实验曲线，与理论分析结果对比，得出有意义的结论。2实验仪器设备与器件表1：设备与器件器件名称数量双12V变压器1红外避障传感器直流电机1声音传感器1有源蜂鸣器1红外循迹传感器1稳压芯片7805/78125继电器1红外避障传感器1LM298电机驱动1STC15W4K58S4单片机1四轮车模型1PC机1烙铁1焊锡1起子1按键若干软件平台：window7操作平台keil软件编程protues软件AD软件AutoCAD软件Matlab软件3实验原理

6、分析3.1自动循迹避障轮式机器人的工作原理智能车，又称为自动循迹避障轮式机器人，它是以轮子作为移动设备、实现自主行驶的移动机器人。智能车是一种基于计算机技术、电子技术、传感器技术、信息融合技术、通信技术、网络技术、导航技术、智能控制技术及自动化控制技术等发展起来的现代智能控制系统，是一个集环境感知、规划决策、自主行驶与行为控制等功能于一体的高技术综合系统[1]，它可以在复杂环境下，通过计算机控制调节行驶方向、控制启停、实现速度的自主控制等。目前，智能车在各个领域都具有广泛的应用前景，如它可以代替人类对零部件、线路板等类似产品进行检测

7、；可以为顾客提供导购帮助；可以帮助残疾人改善生活质量和生活自由度;可以用于水下、太空及远程的服务与探测；可以完成在各种恶劣环境下的货物搬运以及系统维护和监测等工作；可以代替人类在危险地带完成军事任务；可以帮助人类完成地质勘探；可以改善道路交通安全，提高道路网络利用率，降低能源消耗等等。自动循迹避障轮式机器人要实现自动寻迹功能和避障功能就必须要感知导引线和障碍物，感知导引线相当给机器人一个视觉功能[2]。避障控制系统是基于自动导引自动循迹避障轮式机器人(avg—auto-guidevehicle)系统，基于它的自动循迹避障轮式机器人实

8、现自动识别路线，判断并自动避开障碍，选择正确的行进路线.使用传感器感知路线和障碍并作出判断和相应的执行动作。本设计自动循迹避障轮式机器人主要由主控模块的单片机开发板，遥控模块的遥控板，电源模块，电机驱动模块，超声波模块，机械臂控制模块