论文总字数：20725字

摘 要

智能循迹机器人正在不断地发展与进步着，无数学者都对其充满兴趣，不断完善其软件及硬件配置，优化其内部结构，强化其功能需求，向着更加智能，更加高科技，更加人性化的需求不断完善。避障机器人，是能够在复杂地表环境下进行无人操控的自主导航定位与避障的移动机器人，在军事方面、未知地域探索方面、危险作业以及家庭生活监控方面都有着实际应用，所以更准确、更实时的避障探测具有重要的实际意义。本文所研究的智能避障机器人将初步采用超声波测距避障的方式，辅以51单片机程序的支撑，创造一个自动避障方式的智能机器人，实现机器人自动化避障的基本要求。结合所学的知识，最终完成一个基于单片机的避障机器人的设计。

ABSTRACT

Intelligent tracking robot is continuous development and progress, numerous scholars are the full of interest, and constantly improve the software and hardware configuration, optimization of the internal structure, strengthen its function demand, towards a more intelligent, more high-tech, more human needs continuous improvement. Obstacle avoidance is under the complicated surface environment of unmanned autonomous navigation and obstacle avoidance for mobile robots, in the military, unknown geographical exploration, dangerous work and family life monitoring has a practical application, and therefore more accurate, real-time obstacle avoidance detection has important practical significance. In this paper, the research of intelligent obstacle avoidance of the robot Will initially use ultrasonic obstacle avoidance, supplemented by 51 SCM procedures support to create an automatic obstacle avoidance of intelligent robot, basic requirement of realizing the automation robot obstacle avoidance. Combining the knowledge learned, finally completed based on MCU obstacle avoidance in robot design.

目录

摘要 II

ABSTRACT III

目录 IV

第一章 绪论 1

1.1智能机器人的研究意义背景 1

1.2智能机器人的开发经历历程 1

1.3本文的主要工作及内容 2

第二章 基于单片机的避障机器人的系统方案总设计 3

2.1避障机器人的硬件选择 3

2.1.1 避障机器人的芯片选择 3

2.1.2 避障机器人的车身主体设计 3

2.1.3 避障机器人的传感器模块选择 4

2.1.4 避障机器人的电机驱动模块选择 4

2.1.5 避障机器人的电机模块选择 4

2.1.6 避障机器人主要模块选择 5

2.2避障机器人的电路模型及分析 5

2.3避障机器人的实际物理搭建模型 5

2.3避障机器人的硬件组成结构框图 5

第三章 基于单片机的避障机器人的硬件介绍和电路设计 7

3.1 超声波测距避障传感器的基本介绍 7

3.1.1超声波测距避障传感器的基本特征 7

3.1.2 超声波测距避障传感器的电路设计 7

3.1.3 超声波测距避障传感器的工作原理 8

3.1.4 超声波测距避障传感器在避障方面的优点 8

3.2 STC89C52单片机引脚功能介绍 9

3.3电源模块电路设计 10

3.4 电机驱动模块电路设计 11

3.5 LED显示模块介绍 12

第四章 基于单片机的避障机器人的软件编写 13

4.1 避障机器人的设计流程图 13

4.2 避障机器人实际运行的软件设计展示 13

4.2.1 避障机器人所使用的程序语言和软件工具 13

4.2.2 避障机器人的程序展示 14

第五章 基于单片机的避障机器人的试验成果分析和问题处理 17

5.1 避障机器人的调试过程步骤 17

5.2 避障机器人的成果展示 17

5.2.1 避障机器人的成品实物介绍 17

5.2.2 避障机器人的运行展示 18

5.3避障机器人的实验过程中遇到的问题 20

第六章 总结与收获 22

致谢 23

参考文献 24

附录1： 25

附录2：完整的电路原理图 26

附录3：程序 27

第一章 绪论

1.1智能机器人的研究意义背景

在现在这个时代下，为了确保工作人员的安全，在探险新地区和危险地区以及未知区域的时候，非常需要使用机器人帮助人类完成地质勘测、样本采集等工作，由于智能机器人的可远程操控性，以及实时传输性质，使得智能机器人在日常生活和生产发展方面越来越普及。

智能避障机器人是现在研究的热门项目，它能够通过采集路面多股信号进行分析判断实现机器人的自动避障，从而实现机械自动化处理问题的核心思想，整个实现过程，通过小车自行根据设定好的程序，实现自身和外界因素的定位以及判断，加以物理固件的处理，达到合理的线路，从而实现机器人的自动避障。在实际生活中也有很大作用，比如探索无人地带、以及危险地区，保证了任务的可靠和安全，大大削减了人力的使用。在未来探索实践新地区有着重要的意义，同时机器人研究也是未来科技发展的核心力量。

现实生活中的智能机器人需要对常用地形进行探索和开拓，不断深入人力所不为的区域，如大型机械的内部维修以及高温高压的环境下的内部检测，现代避障机器人对精度的要求越来越大，因为现实生活中的事物外型更加多样、内部构造更加集约式，如何提高智能避障机器人的实时定位与准确避障就显得尤为重要，研究智能壁障机器人的主要方向就是这个，智能机器人在准确的电脑编程下进行准确无误的未知探索，成为了一种行之有效的技术手段。

1.2智能机器人的开发经历历程

循迹机器人，也被称为循迹小车，是一种自动跟随给定路径的方法（一般通过标记为不同颜色或者其他信号标记来作为区别）进行自动移动的机器人，它是一个应用各种传感器，通过信号处理，电机驱动和自动控制技术，实现道路检测，障碍物检测，信息反馈和自动驾驶机械技术复杂的结合体。循迹机器人在军事、民用以及科学研究方面获得了不错的开发和研究。例如，自动生产线材料护送机器人，机器人医院护士，购物指南机器人。

国外早在60年代末期就开始研究智能移动机器人。斯坦福研究院(SRI)的Nils Nilssen 和Charles Rosen 等人，在1966年至1972 年中成功发明出了名为Shakey的智能移动机器人。该机器人具备一定人工智能，能够自主进行感知、环境建模、行为规划并执行任务(如寻找木箱并将其推到原先设置好的位置处)。这样做是为了更好地研究和利用人工智能技术，在复杂环境下机器人系统的进行自主推理、规划和自我控制。在当时处理器的水平较低的时候，并不完善，因此借助了大量传感器才完成了要求，使得机器人的工作情况很不稳定和运行状况差。

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