论文总字数：12536字

摘 要

按照设计要求，本文选定ATMEL公司AVR系列单片机ATmega16为核心，设计并完成了一套搬运机器人控制系统。机器人通过路径规划实现了搬运东西到指定地点的功能，并且可以躲避障碍物。本设计的软件使用AVR Studio 4 配合硬件完成了整个系统的控制。最后通过调试让机器人能达到了想要效果。

关键词：AVR Studio 4，ATmega16，路径规划，搬运机器人，避障

Design of handling robot control system based on AVR single chip microcomputer

Abstrct

According to the design requirements, this paper selected AVR company ATmega16 Series MCU ATMEL as the core, designed and completed a set of handling robot control system. By path planning, the robot realizes the function of carrying things to the designated place, and can avoid obstacles. The design of the software using Studio AVR 4 with the hardware to complete the control of the entire system.

Key words: Studio AVR 4, ATmega16, path planning, handling robot, obstacle avoidance

目录

摘要 I

Abstrct II

第一章引言 1

1.1研究的背景和意义 1

1.2 搬运机器人研究概况 1

1.2.1搬运机器人的技术发展趋势 1

1.2.2搬运机器人的产业发展趋势 1

1.2.3国内现状及发展趋势 1

1.2.4 国外现状及发展趋势 2

1.3本次设计的主要任务 2

第二章 搬运机器人系统方案设计 3

2.1 总体设计框图 3

2.2单元模块设计 3

2.2.1 控制器模块 3

2.2.2电机驱动模块 4

2.2.3系统供电模块 4

2.2.4 系统壁障模块 4

2.2.4电机的选择 5

2.2.5 寻路模块 5

第三章 系统硬件电路设计 6

3.1 最小系统电路 6

3.2驱动电路 7

3.3 PWM控制实现 7

3.4 避障模块 7

3.5寻路模块 8

3.6本章小结 9

第四章 系统软件设计 10

4.1 AVR Studio 简介 10

4.2 主控制模块主程序设计 11

4.3避障模块程序设计 11

4.4寻路模块程序设计 13

4.5本章小结 13

第五章 调试和实验 14

5.1硬件的调试 14

5.2软件的调试 14

5.2.1 软件的调试与仿真 14

5.2.2 程序的烧录 15

5.3 实验 16

5.3.1 避障模式运行结果及分析 16

5.3.2自动寻路运行结果及分析 17

第六章 结束语 19

致谢 20

参考文献 21

第一章引言

1.1研究的背景和意义

机器人的发展情况从1959年美国第一台工业机器人到本世纪八十年代初，机器人技术经历了一次由简单到复杂，由功能单一到多功能的发展过程。经过几十年的发展，美国的机器人技术已经是世界上最强的之一。在日本，机器人的起步比美国要晚上几年，在经历了开发期和实践期后，在1980年进入应用期，在机器人的出口和机器人的使用方面都哟要领先于其他国家。但自20世纪90年代中期，随着欧洲和北美工业机器人的进步和发展，国际市场由日本转向欧洲和北美，在经过几年低迷后，在21世纪初期随着亚洲一些发展中国家包括中国对机器人的大量需求，日本的工业机器人又重新崛起。而我国对机器人的研究和其他国家相比比较晚，不过在最近几年进入了发展的快车道，并且收获了许多成果。截止2007年底，完全国产的机器人占总机器人的30%，其余都是从日本、美国、德国等20多个国家引。对机器人的研究越来越趋于系统化以满足人类的需要，以适应国内国外大环境的需要。

1.2 搬运机器人研究概况

搬运机器人在很多领域都作出了突出的贡献，并且可以代替人类完成人类需要完成的工作，大大提高了人们的工作效率，不断推进着世界的发展，随着时间的退役与时代的发展，搬运机器人的用处肯定会越来越大。

1.2.1搬运机器人的技术发展趋势

机器人的发展已经越来越快，各个国家特别是美国走在了机器人发展的前列，搬运机器人的发展逐渐智能化技，能代替人类做越来越多的事，机器人的发展趋势主要为：技术逐渐开放，化网络化。

1.2.2搬运机器人的产业发展趋势

近年来全世界新增的搬运机器人的数量巨大，年平均增长7%左右。越来越多的国家需求搬运机器人，所以搬运机器人的需求量也越来越大，特别是一些发达国家需求量更是巨大。所以搬运机器人年产量正在大大提升。

1.2.3国内现状及发展趋势

工业机器人手臂是通过自动化实现的一种高科技生产设备。搬运机器人是通过机器人手臂实现搬运的。它的特色是可通过对各类程序编写来完成各类预期的作业任务，在实现的功能和结构上不但有机器人的有点也有人类的有点，特别是人工智能的搬运机器人。

搬运机器人手臂虽然目前还没有真人那么灵活，但它不用像人类那样惧怕危险，并且不知疲倦，而且力气比人类大很多，能完成很多人很难完成的工作，效率也比正常人高很多，因此，搬运机器人手臂已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用，国内搬运机器人手臂的发展趋势主要可以概括为以下几点：

（1）搬运机器人手臂性能不断提高，性价比也越来越高，买的公司会越来越多。

（2）机械结构向模块化，可重构化发展。

（3）搬运机器人手臂的控制系统现在正面向个人计算机发展并且越来越大众化，随着科技的发展机器人的元器件精密程度也越来越高:大大提高了其的可靠性。

（4）传感器在机器人中的功能越来越重要，所需要的传感器也越来越多样化。

1.2.4 国外现状及发展趋势

目前，搬运机器人是近几年来国内外智能控制领域的一个重要的研究方向。它主要分为智能小车、机器人技术以及单片机方面。

智能小车方面：智能小车，另一种说法即轮式机器人，顾名思义它是一种以电力电子汽车为基础，包含控制方式、模式辨识、传感技术、电力电子、电气自动化、微机、机械等多种交叉学科的技术创新性的智慧结晶。他是一种全新的智能化的出行工具，不仅仅突出了了车辆技术、人工智慧、自动化控制、微型机等多种科学知识领域、理论领域的交错和归纳。

机器人技术方面：从机器人方面的研究到现在，已经有多个种类的机器人机构被研发出来，其组织、构造有很多种类，包括串、并联和垂直关以及平面关节等多种。到目前为止，研发的重心是机器人新的构造、功能和可行性，它的目标在于使机器功能更加丰富、自由度更高、可以使不同的要求得到满足。目前，机器人控制技术已经可以通过全数字化来实现机器人的控制，基于单片机、传感器等控制技术的机器人已经获得了巨大的成功。目前，研究的重心在于开放式、模块化控制系统，人机的交互界面朝着更加友好化的方向发展。它具备良好的语言和图形编辑界面的功能。同时机器人控制模块的规范化、网络化和以PC机网络控制模块为基础已成为研研发的热门方向。机器人已具备了全数字交互的伺服驱动控制功能。目前正处于研究利用微机技术，研发高效地控制驱动算法，提升系统的反应速度以及控制精度阶段；同时通过现场总线技术来分布式控制的功能来实现。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：12536字