機(jī)器人設(shè)計方案

1、機(jī)器人設(shè)計方案一、 設(shè)計要求設(shè)計一具有獨(dú)立前進(jìn)、轉(zhuǎn)彎、后退、避障、救人等功能的救援機(jī)器人。二、 設(shè)計任務(wù)1. 電子控制組：設(shè)計好控制電路及原理圖，各類傳感器電路及穩(wěn)壓電源，并制作成獨(dú)立模塊，按程序要求進(jìn)行調(diào)試（超聲波、雷達(dá)和紅外線傳感器的感應(yīng)距離）。2. 機(jī)械設(shè)計組：設(shè)計機(jī)器人各部分結(jié)構(gòu)（包括機(jī)械手、身軀、底盤）以及各類傳感器模塊的安裝。3. 程序設(shè)計組：按照具體設(shè)計要求進(jìn)行編程及調(diào)試、燒錄等工作。4.三、 設(shè)計思路機(jī)器人在封閉場地內(nèi)利用紅外線傳感器自動搜索安裝了紅外線發(fā)射管的洋娃娃。一旦發(fā)現(xiàn)目標(biāo)便向目標(biāo)靠近，途中發(fā)現(xiàn)障礙物則側(cè)移距離L或轉(zhuǎn)彎角度a然后繼續(xù)前進(jìn)，當(dāng)機(jī)器人與洋娃娃之間距離達(dá)到S（

2、此時紅外線傳感器比超聲波傳感器或雷達(dá)優(yōu)先級更高）時，觸發(fā)控制機(jī)械臂抓向小人，機(jī)械臂的“手指”部分裝有壓力傳感器（或輕觸開關(guān)代替觸覺傳感器實(shí)現(xiàn)），當(dāng)抓緊小人時觸發(fā)單片機(jī)控制（入口設(shè)一200W白熾燈光感返回或者程序倒退返回）機(jī)器人返回，并翻轉(zhuǎn)電機(jī)松開洋娃娃。四、 場地模擬入口小人障礙物 有一封閉場地并設(shè)立一入口，機(jī)器人從入口出發(fā)，利用紅外線傳感器搜索救援目標(biāo)洋娃娃，沒有搜索到時則繼續(xù)前進(jìn)，遇到障礙物時側(cè)移并轉(zhuǎn)彎繞過障礙物繼續(xù)前進(jìn)，直到接近目標(biāo)控制機(jī)械臂抓緊小人并返回，途中屏蔽掉紅外線感應(yīng)，只繞過障礙返回。返回到達(dá)入口白熾燈處手部電機(jī)反轉(zhuǎn)松開小人并復(fù)位。五、機(jī)器人運(yùn)作流程圖：入口出發(fā)驅(qū)動雙步進(jìn)電機(jī)前

3、進(jìn)功能一：繞過障礙物并前進(jìn)1 超聲波傳感器（或雷達(dá)）測障礙物2 驅(qū)動雙步進(jìn)電機(jī)繞過障礙發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并救人1. 小人裝紅外線發(fā)射器2. 機(jī)器人裝紅外線接受器3. 搜索到目標(biāo)（即機(jī)器人接受到紅外線信號）后向目標(biāo)前進(jìn)，驅(qū)動手部步進(jìn)電機(jī)實(shí)施抓起小人動作。設(shè)計程序返回或在入口處設(shè)置一200W白熾燈，利用光敏傳感器返回控制手部步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)松開小人復(fù)位入口（白熾燈）小人障礙物六、 電路模塊設(shè)計1.超聲波發(fā)射電路：超聲波發(fā)射頭SR輸入高電平時超聲波發(fā)射器發(fā)出一系列等間隔的波形2.超聲波接收電路：超聲波接收頭ST接單片機(jī)輸入口3.紅外線發(fā)射電路：4.紅外線接受電路 5.直流電機(jī)的驅(qū)動電路6.5V與12V直流電源電路

4、7.壓力或觸覺傳感器8. 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路（1）：步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路（2）機(jī)器人俯視圖可接收的紅外線方向帶有遮擋筒的紅外線接收頭，可以保證只接受到一個直線放向的紅外線而不被其他方向的紅外線干擾，在機(jī)器人前方裝有5個或7個紅外線接收頭，數(shù)目越多搜索越精確。不間斷地發(fā)射超聲波測試前方扇形范圍內(nèi)障礙，可以用雷達(dá)替代，控制優(yōu)先級低于紅外線（正前方接受到紅外線時表示正前方無障礙，向目標(biāo)方向前進(jìn)，沒有接收到紅外線則表示目標(biāo)不在感應(yīng)范圍內(nèi)或者前方有障礙）。超聲波傳感器或雷達(dá)發(fā)射接收系統(tǒng)裝有紅外發(fā)射器的洋娃娃五、 紅外線搜索、超聲波避障方案七、紅外線搜索方案原理場地內(nèi)洋娃娃身上的紅外線發(fā)射頭發(fā)射的紅外線被機(jī)器人

5、身上一個接收頭接受到，如果這個接收頭不是正前方的接收頭（藍(lán)色框表示），假設(shè)它被右方的接收頭接收到，則觸發(fā)單片機(jī)控制底盤步進(jìn)電機(jī)右轉(zhuǎn)（2個相對步進(jìn)電機(jī)同向同速轉(zhuǎn)動帶動2個車輪一正轉(zhuǎn)一反轉(zhuǎn)，可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人原地轉(zhuǎn)向），直到正前方的接收頭接收到紅外線后就觸發(fā)單片機(jī)控制機(jī)器人向目標(biāo)前進(jìn)。同理，若是左邊的接收頭接收到紅外線則向左轉(zhuǎn)。七、 算法與程序設(shè)計機(jī)器人程序?qū)嵤┓桨?、 環(huán)境虛擬到內(nèi)存以二維數(shù)組存儲（一個元素代表一個固定的距離。2、 機(jī)器行走時記錄行走過的位置（只有正向行走時才記錄）。3、 機(jī)器人救援分成三部分：循跡、救援、返回。循跡又分找到前和找到后（大概方位）。4、 個部分流程圖如下：未探測到目標(biāo)（即紅外傳感器未發(fā)生中斷）流程。注:啟動時環(huán)境映射全部標(biāo)示為未通過關(guān)于轉(zhuǎn)變方向后虛擬環(huán)境的標(biāo)示問題：設(shè)立標(biāo)志（記錄方向）紅外發(fā)生中斷（即檢測到目標(biāo)）和抓取動作流程紅外中斷抓取動作機(jī)器返回方向和距