智能掃地機(jī)器人課程設(shè)計(jì).docx

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1、此文檔收集于網(wǎng)絡(luò),如有侵權(quán),請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除1、課題背景及研究的目的和意義1.1課題背景掃地機(jī)器人是服務(wù)機(jī)器人的一種,可以代替人進(jìn)行清掃房間、車間、墻壁等。提出一種應(yīng)用于室內(nèi)的移動(dòng)清潔機(jī)器人的設(shè)計(jì)方案。其具有實(shí)用價(jià)值。室內(nèi)清潔機(jī)器人的主要任務(wù)是能夠代替人進(jìn)行清掃工作,因此需要有一定的智能。清潔機(jī)器人應(yīng)該具備以下能力:能夠自我導(dǎo)航,檢測(cè)出墻壁,房間內(nèi)的障礙物并且能夠避開(kāi);能夠走遍房間的大部分空間,可以檢測(cè)出電池的電量并且能夠自主返回充電,同時(shí)要求外形比較緊湊,運(yùn)行穩(wěn)定,噪音小;要具有人性化的接口,便于操作和控制。結(jié)合掃地機(jī)器人主要功

2、能探討其控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。1.2研究目的和意義?國(guó)家農(nóng)業(yè)智能裝備工程技術(shù)研究中心邱權(quán)博士介紹說(shuō),掃地機(jī)器人可以看作是一種智能吸塵器,通過(guò)其基于傳感器檢測(cè)的智能運(yùn)動(dòng)規(guī)劃算法使原本由人操作的吸塵器成為一個(gè)可自主運(yùn)行的智能化設(shè)備。它通過(guò)各種傳感器,比如碰撞開(kāi)關(guān)、紅外接近開(kāi)關(guān)、超聲傳感器、攝像頭等,來(lái)感知自身的位置和狀態(tài),通過(guò)智能算法決定當(dāng)前的任務(wù)狀態(tài)。它可以根據(jù)某個(gè)傳感器檢驗(yàn)地面清潔程度,根據(jù)歷史信息確定哪些區(qū)域已經(jīng)打掃過(guò),它的充電座會(huì)發(fā)出紅外線信息,在電量低于一定值后,它開(kāi)始尋找紅外信息來(lái)自動(dòng)充電。防跌落是基于機(jī)器人底部所安裝的紅

3、外傳感器檢測(cè)地面的距離,當(dāng)距離發(fā)生變化時(shí)機(jī)器人將停止并改變路線。由于掃此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流此文檔收集于網(wǎng)絡(luò),如有侵權(quán),請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除地機(jī)器人是一個(gè)智能化產(chǎn)品,1.3工作原理掃地機(jī)器人機(jī)身為可移動(dòng)裝置,機(jī)器人依托紅外識(shí)別以及超聲波測(cè)距從而避障,配合芯片控制內(nèi)部電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)以及內(nèi)部真空環(huán)境吸塵,通過(guò)路線設(shè)計(jì),在室內(nèi)自由行走,由中央主刷旋轉(zhuǎn)清掃,并且輔以邊刷,沿直線或者之字形活動(dòng)路徑打掃。2、設(shè)計(jì)要求與內(nèi)容1)以AT89S52系列單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)移動(dòng)清掃機(jī)器人電機(jī)驅(qū)動(dòng)與控制電路,采用紅外傳感器和超聲波傳感器完成障礙物檢測(cè)電路設(shè)計(jì),完成充電

4、站檢測(cè)電路設(shè)計(jì),完成避障算法與路徑規(guī)劃算法設(shè)計(jì)。2)按鍵選擇清掃模式和充電模式。3)顯示方式LED顯示當(dāng)前時(shí)間和機(jī)器人當(dāng)前工作狀態(tài)。3、系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)任務(wù)1)利用AT89S52處理器編程實(shí)現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。2)液晶顯示掃地機(jī)器人的內(nèi)部參數(shù)。3)當(dāng)掃地機(jī)器人顯示電量不足時(shí),無(wú)線模塊發(fā)送命令到充電樁,開(kāi)始進(jìn)行充電模式,此時(shí)紅外發(fā)射光線充電樁與掃地機(jī)器人充電接口對(duì)接,此此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流此文檔收集于網(wǎng)絡(luò),如有侵權(quán),請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除時(shí)超聲波實(shí)時(shí)測(cè)量?jī)烧咧g的距離控制掃地機(jī)器人與充電樁之間的距離,防止速度過(guò)快損毀機(jī)器。4)按鍵實(shí)現(xiàn)充電,

5、清掃,停止3種模式對(duì)掃地機(jī)器人進(jìn)行模式的切換。5)用protel繪制詳細(xì)電路原理圖,標(biāo)明元器件的型號(hào)、參數(shù)和引腳功能符號(hào),電路圖應(yīng)符合電氣要求。紅外3.2系統(tǒng)整體框圖電壓控制超聲波AT89S52驅(qū)動(dòng)按鍵TFT液晶屏無(wú)線模塊3.3選擇方案論證3.3.1單片機(jī)選擇方案論證方案一:使用公司的AT89S52作為主控制器。AT89S52是一種低功此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流此文檔收集于網(wǎng)絡(luò),如有侵權(quán),請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造,與工業(yè)80C51

6、產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程,亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上,擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash,使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。方案二:綜上所述,選擇方案一,價(jià)格適中,可操作性強(qiáng),且現(xiàn)在使用AT89S52也是一種難度適中的選擇。3.3.2驅(qū)動(dòng)芯片選擇方案論證方案一:6612芯片????????????????方案二:ULN2003是一個(gè)非門電路,包含7個(gè)單元,各二極管的正極分別接各達(dá)林頓管的集電極。用于感性負(fù)載時(shí),該腳接負(fù)載電源正極,起續(xù)流作用

7、(在感性負(fù)載中,電路斷開(kāi)后會(huì)產(chǎn)生很大的反電動(dòng)勢(shì),為防止損壞達(dá)林頓管,接反相的二極管來(lái)構(gòu)成通路,使之轉(zhuǎn)換為電流)。另外二極管的作用,驅(qū)動(dòng)電流斷開(kāi)時(shí),電機(jī)內(nèi)的電感產(chǎn)生很大的反電動(dòng)勢(shì),每一個(gè)單元的二極管都與三極管的集電極相連,產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)時(shí)就構(gòu)成了放點(diǎn)回路,從而保護(hù)了三極管。??方案三:使用東芝半導(dǎo)體公司TB6612FNG驅(qū)動(dòng)芯片。TB6612FNG體積小,發(fā)熱小,不需要加散熱片,外圍電路比較簡(jiǎn)單,只需要外接電容就可以直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)。綜上所述,選擇方案一和二,體積小,電路簡(jiǎn)單,所以選擇L298作為移動(dòng)驅(qū)動(dòng)電路,選用ULN2003作為清掃

8、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流此文檔收集于網(wǎng)絡(luò),如有侵權(quán),請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除3.3.3無(wú)線模塊選擇方案論證方案一:選用RF903模塊,作為微功率模塊,傳輸距離能達(dá)到500米,兼具了低功耗和遠(yuǎn)距離的要求、另外性能強(qiáng)大,增加了電源切斷模式、可以實(shí)現(xiàn)硬件冷啟動(dòng)功能、抗

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