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（图纸+论文）智能清障小车设计（全套完整）

目前，许多国家已经把智能小车方面的比赛作为创新教育的战略性手段。智能小车涉及到多个学科，如电工机械自动控制人工智能传感技术等，是众多领域中的高科技。智能小车比赛是种高科技对抗活动，各国专家学者通过这项竞赛，不断推进了轮式机器人方面的研究，通过不断改进轮式机器人寻址速度和算法研究，试图让轮式机器人更接近智能化，它集高科技娱乐和竞赛于体，引起了各国的广泛关注和极大兴趣，从而推动了轮式机器人的研究热潮。智能化小车在国内研究现状我国智能化小车研究主要有以单片机为控制核心，结合多种传感器实现寻迹测速避障清障等功能基于的智能小车系统，即本地计算机通过接入小车实现对远端工作现场危险环境地段等特殊环境进行光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的种阻值随入射光强弱而改变的电阻器，入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。在本课题中，当光线照射到白线上面时，光线发生强烈反射，光线照射到黑线上面时，光线反射较弱，利用光敏电阻在白线和黑线上的不同阻值，通过比较器将阻值转变成电信号反馈给单片机就能实现寻迹功能。此方案的优点是光敏电阻价格低廉，技术成熟。但光敏电阻受外界光照影响很大，不能稳定的工作，电路框图如所示。图光敏电阻电路框图方案二用红外发射管和接收管制作的光电传感器。红外对管是红外线发射管与红外线接收管配合在起使用时候的总称。红外发射管发出红外线，当发出的红外线照射到白色的平面后反射，若红外接收管能接收到反射回的红外线则表示是白线，若接收不到发射管发出的红外线则表示是黑线，通过比较器转换信号，继而向单片机反馈高低电平。这样的传感器基本能满足要求，但其工作不稳定，容易受外界光线的影响，因此每次工作前必须根据传感器的反馈电压来调整比较器的比较电压范围，电路框图如所示。图红外对管电路框图方案三采用型光电对管。是种体化反射型光电探测器，其发射器是个砷化镓红外发光二极管，而接收器是个高灵敏度，硅平面光电三极管。主要应用在游戏机复印机和办公自动化等设备中。其优点是体积小结构紧凑较高灵敏度。其缺点是测距有限，只有。电路框图如图所示，该方案使用电路简单，编程也容易。综合比较三种方案，根据制作的难以程度等因素，我们最终采用方案三。.系统最终方案经过反复论证，我们最终确定了如下方案车体用购买的金属材料四轮驱动小车。电动机械手作为清障工具。采用点触开关监测路面障碍。采用单片机作为主控制器。高灵敏度。其缺点是测距有限，只有，受外界光线影响较大。电路框图如图所示，相对于超声波测距电路，该方案使用电路简单，编程也容易。图型光电对管电路框图方案三采用点触开关。点触式开关是种通过触碰开关就能接通，松手就断开的简易开关。优点是结构简单价格低廉无需程序控制。唯缺点是需要触碰控制，即控制距离近。在电路中只需将开关端接单片机，另端根据需要的反馈信号接在高或低电平上，电路框图如图所示。图点触开关电路框图综合三个方案的优缺点，考虑本系统设计需要高精度，对测距无要求，决定采用方案三。运动单元方案论证方案采用步进电机，配合驱动芯片组合。步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的电机。在非超载的情况下，电机的转速停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，只要施加合适的脉冲序列，电机就按照人为预定的速度或方向进行转动。但是软件程序的编写较直流电机稍显复杂，驱动芯片的硬件电路复杂，且步进电机的价格昂贵，如电路框图所示。图步进电机组合电路图方案二采用直流电机，配合驱动芯片组合。直流电动机是将直流电能转换成机械能的旋转电机。通过驱动芯片控制电机的转向与转速，硬件电路简单，如电路框图所示，个芯片就能控制两个电机的运动，且不需要外接电路。但容易受到外部因素干扰，影响稳定的转速和转矩输出。图直流电机组合电路框图综合上述两种方案的优缺点，鉴于本系统设计体积较小，自身重量较轻，对电机输出功率要求不高，故采用方案二。循迹单元方案论证方案用光敏电阻组成光敏探测器。综合考虑，采用方案二。经上述两方案论证，本课题使用的车体如图所示。图小车车体障碍物清理单元方案论证方案气动机械手气动机械手是以压缩空气的压力来驱动执行机构运动的机械手。其主要特点是抓重可达几百斤以上传动平稳结构紧凑动作灵敏。但对密封装置要求严格，不燃油的泄漏对机械手的工作性能有很大的影响，且不宜在高温低温下工作。方案二电动机械手电动机械手即有特殊结构的感应电动机直流电机或功率步进电机直接驱动执行机构运动的机械手，因为不需要中间的转换机构，故其结构简单。其中直线电机机械手的运动速度快，行程长，维护和使用方便。但此类机械手目前还不多，资料方面比较欠缺。鉴于价格体积等因素，且本系统重量轻。决定采用方案二。本课题使用的机械手如图所示。图电动机械手控制器方案论证根据课题要求，控制器主要用于控制电机和舵机，通过相关传感器对路面的轨迹信息进行处理，并将处理信号传输给控制器，然后控制器做出相应的处理，实现电机的前进和后退舵机的转向和转速。方案可以采用为系统的控制器。优点是该系统功能强大，片上外设集成密度高，使其拥有高稳定性，同时系统的处理速度也很高，但是芯片编程复杂，般用于大型的项目控制系统中。方案二采用单片机作为系统控制核心。单片机算术运算功能强，软件编程灵活功耗低体积小技术成熟。只要合理设计外接电路，其稳定性也满足要求。综合考虑成本工作量等，本设计选择用单片机做控制器。供电单元方案论证整个系统需要电源的有四个直流电机及驱动模块寻迹模块单片机舵机。智能,清障,小车,设计,毕业设计,全套,图纸摘要智能小车在自动化生产线仓库管理机器人服务环境监测航空航天等领域有广泛的应用。本文介绍了款集自动寻迹障碍物监测障碍物清除等功能于体的智能小车。智能小车采用单片机为系统控制核心，利用反射式光电传感器检测识别黑线，通过比较器反馈高低电平信号给单片机，从而控制直流电机的运动，实现寻迹功能。安装于车体前端的点触开关实时监测黑线上的障碍物，旦触发开关，拉低所接单片机口，触发外部中断，从而控制机械手夹持障碍物，配合小车运动，达到清除障碍物的目的。本课题研制的智能小车样机实验证明了本文叙述的技术方案的有效性和正确性，可以为今后全国及省内电子大赛提供宝贵的经验。关键词单片机传感器循迹清障摘要第章绪论.智能化小车发展现状与趋势课题背景移动式机器人在国内外研究现状.研究的目的和意义.研究的内容第章智能清障小车系统.系统总体方案.系统方案论证车体方案论证小车结构方案论证障碍物清理单元方案论证控制器方案论证供电单元方案论证障碍物识别单元方案论证运动单元方案论证循迹单元方案论证.系统最终方案第章智能清障小车硬件设计.系统硬件电路介绍.障碍物监测模块介绍.障碍物清理模块介绍机械手介绍机械手控制电路介绍.单片机最小系统介绍单片机简介单片机使用资源规划.供电模块介绍.寻迹模块介绍.直流电机驱动模块介绍第章智能清障小车软件部分.软件开发平台.软件开发调试舵机工作程序仿真直流电机工作程序仿真.系统软件流程.寻迹软件流程.障碍物检测及清理软件流程第章系统测试.测试场景介绍.实际测试过程.测试结果分析结论致谢参考文献附录附录第章绪论.智能化小车发展现状与趋势课题背景肩负着人类探测火星使命的“勇气”号和“机遇”号分别于年月日和月日在火星不同区域着陆，并于年月日和年月日相继通过所有“考核标准”。美国宇航局的孪生火星车探测计划至此正式宣告取得圆满成功。美国宇航局科学家和工程师先设立了系列硬指标，作为判定两辆火星车联合探测计划是否能成功的依据。按照规定，每辆火星车都需要至少工作个火星日约地球上的天，在火星上行驶总里程至少达到米，至少造访个不同地点，必须拍下周围环境的立体和彩色全景照片。“勇气”号是迄今美国发射的最尖端的火星探测装置，其顶部的桅杆式结构上装有全景照相机及具有红外探测能力的微型热辐射分光计。火星车能够在火星上自主行驶，当火星车发现值得探测的目标，它会驱动六个轮子向目标行驶在检测到前进方向上的障碍后，火星车会去寻找可能的最佳路径。类似火星车，以轮子作为移动机构，能够实现自主行驶的机器人，我们称之为智能小车，又称轮式机器人。智能小车是个集环境感知规划决策，自动行驶等功能于体的智能轮式机器人，它集中地运用了计算机传感信息通信导航及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体。智能小车作为现代高科技的产物，是世纪的科技亮点之。智能小车技术的发展，应该说它是科学技术发展的个综合性结果。同时，它为社会经济发展产生了门有着重大影响的科学技术，它的发展归功于在第二次世界大战后各国加强了经济的投入，而对轮式机器人的研究成果又提高了本国的经济的发展水平。比如说日本战后开始进行汽车工业，这时候由于它人力的缺乏，它迫切需要种机器人来进行大批量的制造，提高生产效率降低劳动成本，这是社会发展本身的个需求。另方面它也是生产力发展的必然结果，也是人类自身发展的必然结果，人类在不断探讨自然认识自然改造自然过程中，需求种能够解放人的自动化装置。那么这种自动化装置就是代替人们能够从事复杂和繁重的体力劳动，实现人们对不可达到的世界的认识和改造，这也是人们在科技发展过程中的个客观需要。但另方面，尽管人们有各种各样好的想法，它也归功于电子技术，计算机技术及制造技术等相关技术的发展提供额强大技术保证。目前，许多国家已经把智能小车方面的比赛作为创新教育的战略性手段。智能小车涉及到多个学科，如电工机械自动控制人工智能传感技术等，是众多领域中的高科技。智能小车比赛是种高科技对抗活动，各国专家学者通过这项竞赛，不断推进了轮式机器人方面的研究，通过不断改进轮式机器人寻址速度和算法研究，试图让轮式机器人更接近智能化，它集高科技娱乐和竞赛于体，引起了各国的广泛关注和极大兴趣，从而推动了轮式机器人的研究热潮。智能化小车在国内研究现状我国智能化小车研究主要有以单片机为控制核心，结合多种传感器实现寻迹测速避障清障等功能基于的智能小车系统，即本地计算机通过接入小车实现对远端工作现场危险环境地段等特殊环境进行监视和控制的系统，这种智能小车可以适应不同环境，不受温度湿度空间磁场辐射重力等条件的影响，可以在人类无法进入或生存的环境中完成人类无法完成的探测任务以位单片机作为系统控制处理器，基于传感器采集视频图像，通过对获得的图像进行处理分析，获得道路信息提取赛道黑线，并结合测速反馈实现对小车的闭环反馈控制，后轮驱动电机控制模块采用了模糊控制算法，充分利用了内部提供的模糊推理机基于的智能小车系统，该系统以单片机作为处理器，用作为通信模块，将所采集的温湿度传送到上位机，利用蚁群算法实现路径规划，并在此基础上实现避障功能，避障功能模块我们采用多超声波传感器来实现以为核心搭建智能小车的控制系统的硬件平台，通过光电码盘防碰开关超声波传感器等来实现智能小车的多种功能。.研究的目的和意义机器人要实现自动寻迹功能和检测障碍物功能就必须要有感知导引线，感知导引线相当给机器人个视觉功能。智能小车实现自动识别路线和检测障碍物使用传感器感知路线并作出判断和相应的执行动作,选择正确的行进路线。通过构建智能小车系统，培养设计并实现自动控制系统的能力。在实践过程中，熟悉以单片机为核心控制芯片，设计小车的检测驱动和显示等外围电路，结合障碍物监测和清除模块，实现小车的循迹清障功能。