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1、摘要 随着红外物理与技术的不断发展, 红外探测技术已广泛地应用于军事、煤矿的安全生产等各个领域。把目标或目标区域的红外辐射聚焦在探测器上红外接收光学系统的基本作用, 通常情况下其结构类似于普通的接收光学系统, 但由于工作波段为红外波段, 其光学材料和镀膜必须和它的工作波长相匹配。针对题目的要求，我们设计了一款简易的红外避障小车。电路设计主要有以下四个模块：传感器模块（红外发射和接收器），控制模块（AT89S52），执行模块（伺服电机），电源模块。传感器模块主要通过对左、右红外传感器的信号分别进行采集，传送给控制模块。控制模块对采集来的信号进行处理，做出比较后把控制信号传送给执行模块。 配合正确
2、的软件设计，小车能够在设计的赛道中准确快速地完成行走任务。关键词： 红外； 避障； 传感器教=学AbstractAll bodies has its own infrared radiation characteristics. For studying the various objects of infrared radiation, people use idealabsolute blackbody radiation body (hereinafter referred to as in bold) the benchmark. Can absorb all the incident
3、 radiation and not the reflection of the object is called in bold. Good absorber must have also been good radiation body, so the blackbody radiation efficiency is highest, the radiation rate than a 1. Any real objects of radiation emission quantity and the same temperature blackbody emission of quan
4、tity of launch than, called the object than radiation rate, its value is always less than 1. The object than radiation rate, and the material object types, characteristics, temperature, surface other factors, such as the wavelength.According to the topic request, we design a simple infrared obstacle
5、 avoidance of the car. The circuit design basically has the following four modules: sensor module (infrared transmitter and receiver), control module (AT89S52 devices), executive module (servo motor), power supply module. Sensor module mainly through to the left and right of the infrared sensor sign
6、al, respectively the collection, transfer to the control module. Control module to the acquisition of signal processing, make more the control after signals to execute module. The software design includes basic car to walk, walk, the combination of infrared obstacle avoidance program design, such as
7、 walking strategy improvement, through to the infrared signal processing to achieve the best car walk path.Cooperate with the right software design, the car can in the design of the track accurately and rapidly finish walking task.Keywords: infrared; Obstacle avoidance; sensor目 录第一章 绪 论11.1 红外线研究背景1
8、第二章 红外避障机器人的设计方案32.1 主要设计任务32.2 任务分析与方案设计32.2.1 任务分析32.2.2 方案设计3第三章 硬件电路设计53.1红外传感器电路设计53.1.1红外发射二极管的选择53.1.2红外接收器的选择73.2 控制电路设计103.3 人机接口单元113.3.1 LCD1602显示113.3.2串口电路设计123.4 执行电路设计133.4.1 伺服电机133.4.2 伺服电机的信号控制143.5 电源电路设计143.6赛道设计15第四章 软件设计164.1机器人基本行走命令164.1.1基本巡航动作164.1.2匀加速/减速运动174.2 红外探测194.2.
9、1测试红外发射探测器194.2.2红外发射程序204.3关于行走赛道的硬件调试与改进22第五章 结束语235.1 结论和展望23致 谢24 第一章 绪 论1.1 红外线研究背景在科学探索和紧急抢险中经常会遇到对与一些危险或人类不能直接到达的地域的探测，这些就需要用机器人来完成。而在机器人在复杂地形中行进时自动避障是一项必不可少也是最基本的功能。因此，自动避障系统的研发就应运而生。我们的自动避障小车就是基于这一系统开发而成的。随着生产自动化的发展需要，机器人的智能化与集成度越来越高，已经越来越广泛的应用到生产生活中。伴随的科技水平的提高，机器人的能够使用的传感器种类也越来越多，其中红外线传感器已
10、经成为机器人自动行走和驾驶的重要部件。此系统是基于红外传感器的系统，即运用红外传感器实现对前方障碍物的检测。红外传感器的典型应用领域为自主式智能导航系统，机器人要实现自动避障功能就必须要感知障碍物，对障碍物的感知相当于给机器人一个视觉功能。在现在生活中，例如在一些火宅或者一些自然灾害的现场，经常需要进入到对一些危险或人类不能直接到达的地方进行观察，采集数据，这些就需要用机器人来完成。而在机器人在上述等环境中行进时自动避障是一项必不可少也是最基本的功能。因此，自动避障系统的研发就应运而生。自动避障小车可以作为困难环境检测机器人和紧急抢险机器人的运动系统，让机器人在行进中自动避过障碍物，帮助人们完
11、成相应的任务1。随着科技的发展，对于未知空间和人类所不能直接到达的地域的探索逐步成为热门，这就使机器人的自动避障有了重大的意义。我们的自动避障小车就是自动避障机 器人中的一类。自动避障小车可以作为地域探索机器人和紧急抢险机器人的运动系 统，让机器人在行进中自动避过障碍物。红外传感器的典型应用领域为自主式智能导航系统，机器人要实现自动避障功能 就必须要感知障碍物，对障碍物的感知相当于给机器人一个视觉功能。基于红外的自动避障小车可以作为困难环境检测机器人或者紧急抢险机器人的运动系统，让机器人在行进中自动避过障碍物，完成指定的任务2。1.2 红外避障的研究意义红外技术在军事应用的牵引和推动下，得到快
12、速发展。红外系统有如下4方面优点：1.环境适应性好，在夜间和恶劣气象条件下的工作能力优于可见光；2.被动式工作，隐蔽性好，不易被干扰；3.靠目标和背景之间各部分的温度和发射率形成的红外辐射差进行探测，因而识别伪装目标的能力优于可见光；4.红外系统的体积小、质量轻、功耗低。近年来，红外技术在军事领域和民用工程中都得到了广泛应用。在民用工程领域大体分为：(1) 在气象预报、地貌学、环境监测、遥感资源调查等领域的应用；(2) 在地下矿井测温和测气中的应用；(3) 红外热像仪在电力、消防、石化以及医疗和森林火灾预报中的应用。另外，35 m 波段热像仪除具有全天候工作能力外，还具有透过雾、雨、雪进行观察
13、的能力3。1.3红外避障的发展目前循迹机器人在多种行为冲突问题解决上尚存缺陷，且不能准确识别U形等复杂障碍，没有最优避障路径。而我们以AT89S52单片机作为机器人小车的MCU,使用红外和超声波传感器采集周围环境信息，综合优先级裁决方法和模糊行为融合法选取机器人的控制行为，较好地解决循迹过程中存在的各种行为以及行为冲突问题, 运用均值滤波法，更准确地检测到障碍物、轨迹和标识等信息，在以最优路径避开U形等复杂障碍的同时保证了循迹的快速性和准确性，能够满足普通工业生产对自动化物流的需求。本智能循迹机器人设计用于重复装卸搬运。在物流系统、自动化仓库中装卸搬运的频率极高,消耗的费用占总费用的比例较大，
14、国内外一直在寻求智能化的搬运技术和设备以降低搬运成本和改善物料搬运的效率,以节省劳动力，因此以该智能小车为模型的搬运设备将在很大程度上满足企业生产对自动化物流的需求4。教=学第二章 红外避障机器人的设计方案2.1 主要设计任务 本系统要求自行设计制作一个智能小车，该小车在前进的过程中能够检测到前方障碍并自动避开，达到避障的效果。我的设计思想是采用单片机AT89S52 为控制核心，利用位置传感器检测道路上的障碍，通过采集数据并处理后由单片机进行转向和行动控制，控制电动小汽车的自动避障，快慢速行驶，以及自动停车。 设计主要内容：机器人电路设计 机器人模型制作 C语言软件编程 机器人赛道设计 2.2
15、 任务分析与方案设计2.2.1 任务分析 这次设计利用AT89S52充分发挥其使用方便、功能强大的优点，通过采集数据并处理后由单片机进行转向和行动控制，控制电动小汽车的自动避障，快慢速行驶，以及自动停车，同时还能与用户交换信息。以下就是机器人实现的5个基本智能任务： (1)安装红外传感器； (2)以探测周边环境； (3)基于红外传感器信息做出决策； (4)控制机器人运动（通过操作带动轮子旋转的电机）； (5)与用户交换信息。2.2.2 方案设计 本次设计分为传感器模块、控制模块、执行器模块、电源模块四个硬件模块。执行模块则是来实现行走效果，传感器模块主要负责信息采集，控制模块主要负责信息处理，而电源模块将给前三部分提供电力动能。 图2.1 系统结构框图第三章 硬件电
