基于单片机的机器人技术的探讨 (毕业论文28页、10066字)

摘要：机器人技术代表一个国家的综合国力，我国非常重视，经常派代表参加国外或组织国内的机器人竞赛。由亚广联（ABU）倡导举办的机器人电视大赛在中国赛区的主题是鹊桥相会。本文根据大赛规则, 对大赛的自动机器人的任务进行分析，共有八项，包括：路线识别、空间定位、环境识别、误差校正、速度控制、自动决策、内部检测、目标抓取。其次本文还设计了一个自动机器人的硬件方案，并从四个方面对该方案的可行性进行了研究分析：(1) 从传感器原理和一个传感器的实验程序证明单片机对传感器控制的可行性；(2) 通过一个步进电机实验证明单片机对驱动电机控制的可行性；(3) 从力的平衡角度分析机器人的平衡性；(4)由大气压强公式推导出机器人能抓到物体。

关键词：自动机器人 驱动轮 单片机 电动机
 

Probing into the Robot Technology Basing on SCM
Cao yan
(Southwest Forestry College, Science and Communication of
Computer Department, Kunming Yunnan, 650224)

Abstract：Robot technology stands for a country’s national power. Our country shows much attention to this, and usually dispatches delegation to attend international robot contest. The main theme in China of Asia-Pacific Robot Contest held by ABU is meeting on the magpie bridge. According to the rule of the contest, the task of the robot is analyzed, and it mainly includes eight items: course identification, space orientation, environment identification, error correction, speed control, auto decision, inside detection and object seizing. A hardware scheme of the robot is designed, and feasible research is done from the following four aspects: first, this paper uses the sensor theory and an experimental program of sensor to prove the feasibility of single-chip controlling the sensor. Second, it uses an experiment on motor to check the feasibility of single-chip controlling driving motor. Third, it analyzes whether the robot can keep balance from the balance viewpoint. Fourth, it deduces that the robot can catch the object from atmospheric pressure.

Keyword:  Automatic Robot; Driving Wheel; Single-chip; Motor

前言 1
1 ABU ROBOCON 2004自动机器人设计方案 2
1.1 2004年ROBOCON大赛 2
1.2 自动机器人的硬件设计方案 3
1.2.1 自动机器人的功能分析 3
1.2.2 自动机器人的硬件结构图 4
1.2.3 自动机器人的器件选择 4
1.2.4 机器人的电路图 7
2 自动机器人方案的可行性分析 8
2.1 单片机对传感器控制的可行性分析 9
2.1.1 超声波传感器的原理分析 9
2.2.2 光电传感器的原理分析 10
2.2 单片机对步进电机控制的可行性分析 11
2.2.1 实验目的 11
2.2.2 实验仪器 11
2.2.3 工作原理 11
2.2.4 实验电路 18
2.2.5 实验内容 18
2.2.6 调试结果 18
2.3 自动机器人的平衡性分析 19
2.4 分析机器人能否抓到物体 20
3 结论 21
参考文献 22
致谢 23
 
前言
机器人工程是一门综合性的学科，它集工程力学、机械制造、电子技术、技术科学、自动控制等为一体。机器人技术的发展，是一个科学技术发展的一个综合性的结果，也是对社会经济发展产生重大影响的一门科学技术。
机器人技术的发展把我们从危险和枯燥中解脱出来。机器人技术已经被开发用于处理核能和放射性化学制品的很多不同用途，包括核武器、电厂、环境清洁和某些药品的处理。机器人也用于执行很多乏味、不愉快但必需的任务，如焊接和看门工作。另外机器人还可用于干人干不了的活，比方说人们对太空的认识，人上不去的时候，叫机器人上天，上月球，以及到海洋，进入到人体的小机器人，还有在微观环境下，对原子分子进行搬迁的机器人，都是人们不可达的工作[7]。
其次，发展机器人技术可以提高国防实力。在海湾战争、波黑战争、科索沃战争中，各种无人机和地面军用机器人系统在战场侦察、探雷排雷、监视、通讯中继、电子对抗、火力导引、战果评估、骚扰、攻击等方面都起了特殊的作用。鉴于高新技术对未来战争的指挥系统、战场环境将产生重大影响[7]。
　　另外，机器人可以形成一个巨大的产业RT。尽管目前发展相对成熟的只有工业机器人，但从世界机器人的发展趋势看，服务机器人、个人机器人具有巨大的市场潜力，可以预见，个人机器人将会像个人电脑一样走进千家万户，成为人类社会必不可少的生活用品。
近年来日本等开发了多种可以应用于日常生活里的机器人。例如近段时间在电视上频频露面的类人型机器人ASIMO（由本田开发）。今年8月，ASIMO随日本首相访问捷克，开始了它的“外交”之路。SONY亦不甘落后，先是开发了风靡全球的AIBO机器狗，最近又推出了类人型机器人SDR-4X。美国一家公司最新开发了一种iBot自动平衡轮椅，并已经获得FDA的认证。这种轮椅可以为残疾人的行动带来更多的便利，将为他们的生活带来革命性的变化。
机器人技术成了科技经济的必争之地，世界各国都非常重视机器人技术的开发与研究。目前日本继前两个机器人计划--“极限作业机器人”计划和“微机械技术”开发计划之后，正在实施第三个“人型机器人”计划；美国仅花在无人机上的费用就已达25亿美元。我国政府也非常重视机器人的研究，早在“七五”期间就开始了工业机器人和水下机器人攻关计划，并取得了一定的成绩。1986年，国家“863”计划将智能机器人列入其中。经过十几年的艰苦奋斗，从跟踪世界先进水平到自主开发，取得了举世瞩目的成果。例如，我国在争取公海海域优先开采权的过程中，由国家“863”计划研制的6000米水下无缆自治机器人系统先后两次出海，获得了海底锰结核分布的珍贵资料，使我国成为世界上少数几个具有深海探测能力的国家之一。
我国对培养机器人时代所需要的人才也非常重视。近几年来，我国举办了多次机器人大赛，也派队伍参加许多国际性的竞赛，比如机器人足球、机器人灭火、机器人走迷宫、机器人相扑等等。