《清洁机器人系统设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《清洁机器人系统设计（46页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、清洁机器人系统设计本科毕业设计（论文）清洁机器人系统设计 学 院 信息工程学院 专 业 测控技术与仪器 （光机电一体化方向) 年级班别 2011级（1）班 学 号 学生姓名 指导教师 2015 年 5 月摘要清洁机器人结合了传感器、移动机器人技术等多个领域的关键技术，实现对室内环境的半自动或全自动清洁,替代了传统的人工清洁工作，具有十分广阔的市场前景。本文首先综述了清洁机器人的国内外研究现状，在综合比较了国内外多种典型产品的基础上，提出适合中低端用户使用的清洁机器人整体设计方案。清洁机器人系统由清洁机器人和充电站组成。清洁机器人是实现智能清扫的主体部分，本文介绍了清洁机器人的组成部分，并完成了
2、硬件电路的实现。考虑到存储、接口资源及可靠性能等,主控器选择了STC89C52单片机，所构成的单片机应用系统功能强、性价比高,完全满足控制功能的要求。然后，详细设计了红外传感器，碰撞检测，电源模块、充电模块、键盘、液晶显示以及各种电机控制等电路.在软件设计方面，采用C51语言编制了控制系统各部分的软件,包括主控程序以及中断服务、红外、碰撞传感器检测等子程序.最后,综合设计结果制作了实验样机，进行实验研究.结果表明，所制作的清洁机器人能够完成房间清扫工作,达到了预期的设计效果。关键词：清洁机器人，智能清扫，单片机系统注:本设计(论文)题目来源于自选。 / AbstractCleaning rob
3、ot is a combination of sensors， the key technology of mobile robot technology, and other fields, the implementation of the indoor environment of semi-automatic or fully automatic cleaning， replacing the traditional manual cleaning， has the very broad market prospect。This article first summarizes the
4、 domestic and foreign research present situation of cleaning robot， on the basis of comprehensive comparison of the various typical products at home and abroad， puts forward overall design scheme suitable for low-end users use cleaning robot。Cleaning robot system consists of a cleaning robot and cha
5、rging station。 Cleaning is the main part of the intelligent cleaning robot, this paper introduces the part of the cleaning robot, and the realization of the hardware circuit are completed。 Considering storage, interface resources and the reliable performance， and the host controller chose STC89C52 s
6、inglechip computer， made up of single chip microcomputer application system function is strong and high cost performance, fully meet the requirements of control function. Are designed in detail， and the infrared sensors， collision detection， power supply module, the charging module， keyboard， LCD di
7、splay and a variety of motor control circuit and so on. In the aspect of software design， the use of C51 language to compile the various parts of the control system software， including the main program and interrupt service, infrared and collision sensors DengZi program.Finally， the comprehensive de
8、sign results made experimental prototype， experiment research。 Results show that the production of the cleaning robot can complete the room cleaning work, achieved the desired design effect.Key words: cleaning robot, intelligent cleaning, MCU system目录1绪论11。1 题目背景及目的11.1.1 机器人技术概述11。1. 2 服务机器人出现原因21。
9、1。3 清洁机器人特点31.2 国内外研究状况41.2.1 国外产品研究现状41。2.2 国内产品研究现状61.3 论文构成及研究内容82清洁机器人的总体设计92。1 总体设计方案比较论证92。2 核心模块方案设计92。3 避障模块方案设计102.4 清洁机器人系统的整体构架103清洁机器人的硬件设计123.1 STC89C52单片机介绍123。1。1 STC89C52的主要性能123。1。2 STC89C52单片机最小系统133。2 电源转换电路的设计143。3 L298N驱动芯片的介绍143。3.1 L298N的工作原理153。4 左右轮驱动电机电路设计163.5 清洁机构电机驱动电路17
10、3.6 红外传感器183。6.1 红外避障传感器模块183.6.2 红外台阶检测传感器193.7 碰撞传感器194脉冲调制技术204.1 PWM技术原理204.2 PWM技术产生214。3 PWM控压调速原理215清洁机器人软件设计245.1 行走电机控制程序245。1.1 电机正反转控制245.1。2 电机转速控制255。2 台阶检测275.3 避障处理285.3.1 未知环境探测285.3.2 实时避障方法的实现29结 论32参考文献33致谢34附录A351 绪 论1.1 题目背景及目的随着科学技术的不断发展，智能机器人技术以始料不及的速度迅速地向各个领域渗透，成为人们日常生活的一部分，不
11、断地改变当今人们的生活方式。在军事上，为减少人员伤亡,大规模的使用智能化机器人；在抢险救灾中，为营造良好的营救时间，智能机器人深入危险区域进行探测；在航空领域里,智能机器人扮演重要角色，帮助人们完成许多具有划时代的发现。两年前，家庭服务机器人的概念还和普通老百姓的生活相隔甚远，广大消费者还体会不到家庭服务机器人的科技进步给生活带来的便捷.而如今,越来越多的消费者正在使用家庭服务机器人产品。清洁机器人作为家庭服务机器人的一员，结合了传感器、移动机器人技术等多个领域的关键技术,实现地面的半自动或全自动清洁，替代人类完成繁重的清洁工作.本设计的研究旨在开发一部价格便宜，方便使用,体积不大，能够满足家
12、庭清洁要求的清洁机器人.使它能够代替人们完成家庭清扫工作,使科技能够更好地为人类服务.1.1.1 机器人技术概述自50年代第一台机器人装置在美国诞生以来，机器人的发展经历了一个从低级到高级的发展过程。第一代机器人是示教再现型工业机器人，它们装有记忆存储器,由人将作业的各种要求示范给机器人,使之记住操作的程序和要领。当它接到再现命令时，则自主地模仿示范的动作作业。第二代机器人是装有小型计算机和传感器的离散编程的工业机器人，它能感知外界信息并进行“思维，它比第一代机器人更灵活、更能适应环境变化的需求.第三代机器人是智能机器人,它不但有第二代机器人的感觉功能和简单的自适应能力,而且能充分识别工作对象
13、和工作环境，并能根据人给的指令和它自身的判断结果自动确定与之相适应的动作，是人工智能发展到高级阶段的产物，也是当今机器人发展的重点和热点。机器人按照智能化程度的高低，可以分为外部受控机器人、半自主机器人和全自主机器人。外部受控机器人的本体没有智能单元，只有执行机构和感应机构,1它受控于外部计算机，在外部计算机上具有智能处理单元，处理由受控机器人采集的各种信息以及机器人本身的各种姿态和轨迹等信息,然后发出控制指令指挥机器人的动作。半自主机器人具有了部分处理和决策功能，能够独立地实现一些诸如轨迹规划、简单的避障等功能，但是还要受到外部的控制。全自主机器人的本体上具有感知、处理、决策、执行等模块，可
14、以就像一个自主的人一样独立地活动和处理问题.全自主移动机器人的最重要的特点在于它的自主性和适应性.自主性是指它可以在一定的环境中，不依赖任何外部控制,完全自主地执行一定的任务.适应性是指它可以实时识别和测量周围的物体，根据环境的变化,调节自身的参数、调整动作策略以及处理紧急情况.交互性也是自主机器人的一个重要特点，机器人可以与人、与外部环境以及与其他机器人之间进行信息的交流。全自主移动机器人涉及诸如驱动器控制、传感器数据融合、图像处理、模式识别、神经网络等许多方面的研究。随着机器人技术的发展，机器人的用途越来越广，开始从传统的工业领域，向 军事、公安、医疗、服务等领域渗透。与此同时,机器人的概
15、念也越来越宽，己从狭义的机器人,开始向机器人技术扩展。对于己经相当成熟的工业机器人来说，服务机器人是近年来出现机器人学的一个新领域。包括清洁机器人在内的各种可以直接或者间接为人类服务的机器人都属于服务机器人的范畴。由于服务机器人涉及的领域很广泛，因此到目前为止国际上对服务机器人也还没有一个权威的定义。国际机器人联合会对服务机器人给出的一个初步定义为：“服务机器人是一种半自主或全自主工作的机器人，它能够完成有益于人类健康的服务工作，但不包括从事生产的设备”。德国生产技术与自动化研究所对服务机器人给出的定义则为“服务机器人是一种可以全自主或者半自主地为人类或者设备提供有用服务的机器人”.中华人民共和国国务院发布的国家中长期科学和技术发展规划纲要对服务机器人的定义为：“智能服务机器人是在非结构环境下为人类提供必要服务的多种高技术集成的智能化装备
