论文总字数：19697字

摘 要

本课题为基于AVR单片机的智能机器人避障设计。在现实生活中，如工厂，地下矿井，开山工作，海下探索等很多的领域当中，经常会有很多环境是人类不适合进入的，因为会有未知的危险可能威胁人们的生命，但是任务又不得不去做，所以这些高危作业就是机器人展现它作用的地方。机器人可以根据它的移动方式来分类：步态机器人和轮式移动机器人。本可课题要搭建和实现的机器人是轮式移动的。硬件平台是基于创意之星模块化机器人套件搭建，使用该套件来DIY一个使用红外接近传感器来与外界的环境进行交互和躲避障碍物的机器人小车，控制器是套件中的MultiFLEX2-AVR控制器，舵机是4个CDS5516机器人舵机，每个舵机要设置不同的ID以方便和控制器的交互，通过控制器来给舵机发送命令实现我们想要的功能。这次设计的软件编程环境是NorthSTAR图形化交互式开发工具，专门用来给创意执行套件的控制器编程的集成化图形开发环境。

关键词: 红外机器人 避障 舵机控制 避障算法

Based on AVR MCU the design of the avoid robot

Abstract

In daily life, such as factory, mine underground, the work of mountain exploition and the work under the sea. Those environments are not suit for people , because it may be very dangerous that threaten human’s life. But we have work to be done, therefore we need robot work for us in dangerous environments urgently. Robot can be divided into two big class on the basis of the way they move, legged robot and wheel robot. The robot in this paper moves by their wheel. The hardware platform of our robot is north star module robot tools. And I will use it to make a robot that interacts with environment by infrared approach sensor. Controller is MultiFLEX2-AVR, and it has fourCDSS5516 as steering engine that each of them has unique ID number for the convenience of communication with controller. Controller can make CDSS5516 move in given way by send command to CDSS5516. The software develop kit is NorthStar tools. It is easy to use and vary powerful.

Key words: infrared robot; avoid arithmetic; the control of steering engine

目 录

摘 要

Abstract

第一章 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 机器人技术发展的关键点

1.3 论文的主要研究内容

1.3.1课题主要研究内容

第二章 避障小车设计原理

2.1 轮式移动机器人的优缺点

2.2传感器

2.2.1红外接近传感器 4

2.3 控制器 5

2.4 执行器 7

2.5 控制器与执行器的通信原理 9

第三章 搭建机器人 10

3.1 硬件介绍

3.1.2 CDS5516舵机

3.1.3 多功能调试器

3.1.4 传感器

3.2搭建机器人

3.2.1 结构方案

3.2.3 舵机的链接

3.2.4 模块组装

3.2.5 机器人舵机连线

第四章 机器人程序设计 19

4.1 需求分析与详细计划 19

4.1.1 控制小车的移动、转向 20

4.1.2 感知方案 21

4.2 避障算法 22

4.3 程序的编写 23

4.3.1 工程的创建和运动状态的设置 23

4.3.2 完成程序逻辑流程 25

4.4 方案的缺陷以及解决办法 27

第五章 实验结果 29

5.1 避障转弯 29

结语 33

参考文献 34

附 录 36

致 谢 38

第一章 绪论

1.1 课题背景及意义

中国的人力资源成本优势正在变弱，而市场上对于产品质量，生产速度，精度有越来越高的需求，为了保证产品的竞争力，机器人技术的使用需求迫切的提高。

在80年代，机器人的概念含义比较广泛，只要是有思考决策功能的系统都可以称之为机器人。这一概念使机器人技术有了更加深远的发展潜力和空间，水下机器人、仿生机器人、工业机器人、空间机器人、人形机器人、空中机器人、地面机器人、微小型机器人等各种用途的机器人相继问世，许多过去的奇思妙想走进了现实。机器人的很多高效且强大的技术（如触觉、视觉、传感、智能、控制等技术）传播到不同科学方向发光发热，促进了科技的发展。

机器人技术和其他学科一同发展，具有应用广泛、技术创新、涉及知识广泛和跨领域等特点。近代机器人技术主要是由电子学、机械学、自动控制等学科构成的。很多先进的机器人技术成了现代高科技的基石。

近年来，机器人技术发展更加快速，它的应用领域比之前广阔了许多。特别是移动机器人，有时候人们需要在未知的危险的环境下进行工作，如在燃烧的建筑物中，采煤沉陷区，地震后的废墟，探索核燃料或战场危险区承担救援工作，传输危险的放射性物质,外太空的探索[1]。在同一时间，因为行动利落、能够自己管理、自己解决问题，于是，它们在许多地方都有用武之地，并被人们看好。

1.2 机器人技术发展的关键点

在中国的古代有一类神奇的人，偃师，传说中偃师能够根据木材做出能歌善舞的伶人，我们不知道古代到底有没有制作出如此神奇的东西，但是这些已经可以看做是古代人类对于机器人技术的最早探索。

而在春秋时期的工匠鲁班，《墨经》中就有记载他的事迹，他是一个非常伟大的工匠，曾经制作了能够在天上飞的木头鸟，用来代替信鸽传递消息。

1738年，法国的一个技师杰克戴瓦克逊想把生物的功能用机械的方式实现出来，从而做医学上的研究，他发明了一个有机械组成的鸭子，能够像真正的动物一样进行日常的简单活动。

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