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1、 毕业设计（论文）题目： 清扫机器人结构设计 院 (系)： 机电工程系 专 业： 姓 名： 学 号： 指导教师： 二一三 年 月 日 毕业设计（论文）任务书学生姓名学号专 业院（系）机电工程学院毕业设计（论文）题目清扫机器人结构设计任务与要求一、设计的任务：1、综合运用平时所学理论基础，基本知识和基本技能，提高和分析解决实际问题的能力。2、查阅相关文献和资料，制定设计或实验方案。3、参考文献不得少于6篇。4、设计、计算、绘图。5、总结和撰写论文。6、在规定时间内完成老师布置的论文内容。二、设计的要求：1、内容丰富，立意新颖。2、资料详实，运用得当。3、语体正确，合符规范。4、层次清晰，中心突出
2、。5、论证充分，结论合理。 6、正文不少于 4000 字。完成时间段2013年6月15日 至2013年12月5日 共 24 周指导教师单位重庆科创职业学院职称 讲师院（系）审核意见毕业设计(论文)进度计划表日 期工 作 内 容执 行 情 况指导教师签 字2013.6.15-2013.6.28查找资料，选题2013.6.29-2013.8.30完成论文的初稿2013.8.31-2013.9.30完成论文二稿的写作2013.10.1-2013.10.20完成论文的终稿及格式修改2013.10.21-2013.11.20进一步修改论文、定稿，打印论文，做好答辩的准备2013.11.21-2013.1
3、2.5做好论文答辩准备教师对进度计划实施情况总评 签名 年 月 日 本表作评定学生平时成绩的依据之一毕业设计(论文)中期检查记录表学生填写毕业设计(论文)题目: 清扫机器人结构设计学生姓名: 学号：专业： 指导教师姓名:职称: 讲师检查教师填写毕业设计(论文)题目工作量饱满一般不够毕业设计(论文)题目难度大适中不够毕业设计(论文)题目涉及知识点丰富比较丰富较少毕业设计(论文)题目价值很有价值一般价值不大学生是否按计划进度独立完成工作任务学生毕业设计(论文)工作进度填写情况指导次数学生工作态度认真一般较差其他检查内容：存在问题及采取措施:检查教师签字: 年 月 日院（系）意见(加盖公章): 年
4、月 日摘 要清扫机器人属于服务机器人的一种，世界各国尤其是西方发达国家都在致力于研究开发和广泛使用服务机器人。如果清扫机器人的性价比足够高，那么清扫机器人的市场将会被看好。本文介绍了清洁机器人在国内外发展现状和应用情况，侧重研究了清洁机器人的避障控制系统。结合实验室实际条件，设计了机器人样机。其主要工作内容包括:小车机械本体设计、控制理论的介绍、AT89C51单片机控制系统硬件电路及检测电路设计、控制系统软件设计和机器人避障性能测试试验。通过实验表明所设计的机器人样机能够实现自主避碰的功能，达到设计要求。关键词:清洁机器人 避障 AT89C51单片机Abstract Cleaning robo
5、t is one part of the serving robot.Serving robot is beingresearched and developed in the countries all over the world,and which is beingused widely in the west developed countries.If the rate of quality and price of thecleaning robot is highly enough ,the market of the cleaning robot would beprosper
6、ed.The paper studies the applications and developments of cleaning robot athome and abroad, and researches the control system of the cleaning robot avoidinga obstacle mainly.The model is designed under the actual condition of the lab. The main work of the paper is as follows. The mechanical design o
7、f cleaning robot,thetheory of the control system, the design of control system of hardware circuit andsoftware based on AT89C51 SCM, the design of inspective circuit and theexperiment of performance of the cleaning robot avoiding a obstacle.The result of the experiment shows that the robot designed
8、has the functionsof avoiding a obstacle, so it fills the demand of the task.KEY WORD:cleaning robot avoid a obstacle AT89C51 SCM.目录第一章 绪论1第一节 研究的目的和意义1第二节 设计的重点和难点1第三节 家庭清扫机器人的关键技术1第四节 论文主要完成工作2第二章 总体结构设计3第一节 整体结构布局3第二节 驱动部分4第三节 吸尘部分6第四节 电源部分6第五节 路径规划算法6第六节 仿真结果8第三章 硬件控制部分设计9第一节 AT89系列单片机简介9第二节 外围电路
9、9结论11致谢12参考文献13第一章 绪论第一节 研究的目的和意义清扫机器人将移动机器人技术和吸尘器技术有机地融合起来，实现室内环境（地面）的半自动或全自动清洁，替代传统繁重的人工清洁工作，近年来已受到国内外的研究人员重视。作为智能移动机器人的一个特殊应用，从技术方面讲，智能化清扫机器人比较具体地体现了移动机器人的多项关键技术，具有较强的代表性。从市场前景角度讲，清扫机器人将大大降低劳动强度、提高劳动效率，适用于家庭和公共场馆的室内清洁。因此，开发自主智能吸尘器既具有科研上的挑战性，又具有广阔的市场前景。融合现代传感器以及机器人领域的关键技术，本课题旨在开发一部价格便宜，全区域覆盖，能够充分满
10、足家庭需求且方便适用的智能家庭清扫机器人。使它可以替代传统的家庭人工清扫方式，使家庭生活电气化、智能化，使科技更好地为人类服务。第二节 设计的重点和难点由前面的设计家庭清洁机器人的工作内容和要求，在宽400高100的体积下如何设计和布置好清扫机构，行走机构，吸尘机构和储存垃圾机构。路径方式的选择，以及如何用软件控制实现其避障功能。第三节 家庭清扫机器人的关键技术家庭清洁机器人的关键技术吸尘机器人系统通常由四个部分组成:移动机构、感知系统、控制系统和吸尘系统。移动机构是吸尘机器人的主体,决定了吸尘器的运动空间,一般采用轮式机构。感知系统一般采用超声波测距仪、接触和接近传感器、红外线传感器等。随着
11、近年来计算机技术、人工智能技术、传感技术以及移动机器人技术的迅速发展,清扫机器人控制系统的研究和开发已具备了坚实的基础和良好的发展前景。清扫机器人的控制与工作环境往往是不确定的或多变的,因此必须兼顾安全可靠性、抗干扰性以及清洁度。用传感器探测环境、分析信号,以及通过适当的建模方法来理解环境,具有特别重要的意义。目展较快、对清扫机器人发展影响较大的关键技术是:传感技术、智能控制技术、路径规划技术、吸尘技术、电源技术等。传感技术为了让吸尘机器人正常工作,必须对机器人位置、姿态、速度和系统内部状态进行监控,还要感知机器人所处工作环境的静态和动态信息,使得吸尘机器人相应的工作顺序和操作内容能自然地适应
12、工作环境的变化。第四节 论文主要完成工作课题主要完成的工作包括清洁机器人结构设计，驱动电机选择，传感器的选择，控制算法的研究，硬件电路设计和软件编程及试验。一.机械结构部分 包括机器人构成方案选择、机器人本体机构设计和驱动电机的选择二.避障系统控制方案 包括机器人障碍检测系统、定位系统的确定和控制算法的选择三.控制系统硬件部分包括AT89C51单片机控制系统硬件电路设计、电机驱动电路设计和传感器检测硬件电路设计四.控制系统软件部分包括AT89C51单片机控制系统系统软件设计第二章 总体结构设计第一节 整体结构布局整个机器人的结构由车体,吸尘装置,传感部分,控制部分组成。传感部分包括车身两侧的光
13、电传感器和前面的碰板和光电开关组成的接触式传感器。机器人前轮为随动轮,后轮采用差动式驱动,光电编码器装在前随动轮上,与随动轮同轴。当发生碰撞时,碰板带动光开关移动产生信号变化。光电传感器对车体侧面进行探测，判断左右转弯是否可行。如结构简图2所示：碰板光电传感器检测悬空的光电传感器随动轮两独立驱动轮吸尘入口两反向旋转的边刷 图2.1 清扫机器人结构示意图考虑到机构和控制的复杂性,本清扫机器人采用圆形车体,圆形车体的最大优点是运动灵活,控制简单,不会发生卡死的现象。车体前端是一个碰板系统由一套机械装置和光电开关组成,用于检测运动前方的障碍物。左右二个后轮独立驱动,每个轮子都有电机、光电传感器,各自是一个独立的系统,只接受控制系统的控制信号和反馈给控制系统运动信息。中间镂空的部分是清扫系统,包括二个电机驱动的一个清扫装置和一个吸尘装置。车体左右二侧装有二个光电传感器,用于对小车转弯可行性判断。前轮的支撑部分是一个垂直方向可滑动杆,中间有弹簧做缓冲(运动的时候也有减震的作用)。 本机器人没有采用阵列式碰撞传感器。而是独立设计了一块碰板和光电开关组成,它可以检测到车体前
