創(chuàng)新項(xiàng)目-智能搬運(yùn)機(jī)器人(李德寶--韓雪琴)[1]

1、附件1：項(xiàng)目編號(hào)鄭州輕工業(yè)學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目申報(bào)書項(xiàng)目名稱 智能搬運(yùn)機(jī)器人 項(xiàng)目來源 （ ） 自主立題 （ ）教師指導(dǎo)選題 項(xiàng)目組成員 李德寶、 黃暢、 袁其政、 付林林 所在院（直屬系） 計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院 指導(dǎo)教師 韓雪琴 填寫日期 2012年6月1日 教務(wù)處制二一年十月一、基本情況項(xiàng)目名稱智能搬運(yùn)機(jī)器人項(xiàng)目類別£小發(fā)明、¢小創(chuàng)作、小設(shè)計(jì)等 £基礎(chǔ)性研究 £應(yīng)用性研究 £社會(huì)調(diào)查 項(xiàng)目負(fù)責(zé)人姓名李德寶性別男民族漢出生年月1990.05院（直屬系）計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)通信工程10-1班手-mail751

2、080541項(xiàng)目組成員姓名性別院（系）專業(yè)班級(jí)分工簽字李德寶男計(jì)通學(xué)院電子信息10-1班硬件電路設(shè)計(jì)黃暢男計(jì)通學(xué)院電子信息10-1班硬件電路設(shè)計(jì)袁其政男計(jì)通學(xué)院電子信息10-1班程序設(shè)計(jì)付林林女計(jì)通學(xué)院通信工程10-1班模塊測試曹預(yù)建男計(jì)通學(xué)院電子信息10-1班程序設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師情況姓名性別出生年月職稱聯(lián)系電話簽字韓雪琴女副教擔(dān)質(zhì)量工程項(xiàng)目、指導(dǎo)學(xué)科競賽等情況：指導(dǎo)了近幾年的全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽；指導(dǎo)了上一屆創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)了挑戰(zhàn)杯大學(xué)生科技活動(dòng)；二、前期基礎(chǔ)（研究成員的知識(shí)條件、研究興趣、相關(guān)經(jīng)歷及開展本項(xiàng)目的基礎(chǔ)）參與開發(fā)設(shè)計(jì)的組成員應(yīng)具有單片機(jī)相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)，在電子

3、設(shè)計(jì)方面具有濃厚的興趣和熱情，動(dòng)手能力強(qiáng)，有相關(guān)電路模塊的制作經(jīng)驗(yàn)。因?yàn)榘徇\(yùn)機(jī)器人技術(shù)相對(duì)已經(jīng)比較成熟，此項(xiàng)目就是在搬運(yùn)機(jī)器人的基礎(chǔ)上加以發(fā)揮創(chuàng)新，使其可以更好的為人們服務(wù)。三、研究方案1、研究意義與目的，同類研究工作國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與存在的問題等研究此項(xiàng)目的目的主要是，為一些體力不足或身體不太好的人提供搬運(yùn)一些較重物體的幫助，做到可以跟蹤人的行蹤軌跡幫人們搬運(yùn)物品，也可以在工廠或其他場所自動(dòng)搬運(yùn)一些物品，以方便人們的生活和工廠生產(chǎn)。項(xiàng)目完成后，除可實(shí)現(xiàn)上述功能外也可以改裝成為一種自動(dòng)識(shí)別路徑和障礙物的代步工具，對(duì)于機(jī)器服務(wù)于人，以及機(jī)器人的推廣使用具有重要意義。40多年來，機(jī)器人工業(yè)發(fā)展迅速，

4、在第一代工業(yè)機(jī)器人的基礎(chǔ)上，第二代機(jī)器人廣泛應(yīng)用。目前我國已研制出第三代智能機(jī)器人，并將在世界市場上與國外產(chǎn)品展開激烈競爭。最主要的是通過此項(xiàng)研究，使人們的生活和工廠的生產(chǎn)更加的方便和快捷?，F(xiàn)在的搬運(yùn)機(jī)器人雖說技術(shù)已經(jīng)比較成熟，但是大部分機(jī)器人還只能先在工作區(qū)域設(shè)好標(biāo)志，或是在地上鋪上顏色區(qū)別于地板的線條或是鋪上通有交流電的電線以供機(jī)器人循跡，此類方案雖然是機(jī)器人工作相對(duì)比較穩(wěn)定迅速，但也往往使是機(jī)器人只能在某個(gè)固定的空間內(nèi)工作，場地適應(yīng)性差，而且 增加了鋪設(shè)軌跡的費(fèi)用。2、研究內(nèi)容及工作方案此項(xiàng)目主要研究智能跟蹤搬運(yùn)機(jī)器人的制作與改進(jìn)。研究內(nèi)容主要可分為六大模塊。1、智能控制核心（機(jī)器人的大

5、腦）的設(shè)計(jì)；2、紅外蔽障模塊電路的設(shè)計(jì)；3、超聲波（或電磁波）跟蹤電路（機(jī)器人的眼睛）的設(shè)計(jì)；4、機(jī)械搬運(yùn)模塊電路與機(jī)械裝置（機(jī)器人的手臂）的設(shè)計(jì)；5、機(jī)器人移動(dòng)模塊電路與機(jī)械裝置（機(jī)器人的腿腳）的設(shè)計(jì)；6、遙控控制電路模塊（備用）的設(shè)計(jì)?；谝陨狭竽K制定相應(yīng)的工作設(shè)計(jì)方案。組內(nèi)成員分工協(xié)作，首先完成核心控制芯片的選型以及核心板的制作，另外根據(jù)各個(gè)模塊需要，明確分工，落實(shí)到人，模塊制作負(fù)責(zé)人，負(fù)責(zé)適當(dāng)選擇傳感器類型與型號(hào)，完成功能模塊的設(shè)計(jì)制作與測試，組其他成員積極協(xié)助，共同完成各模塊電路，最后再由專人負(fù)責(zé)，完成各模塊的組合設(shè)計(jì)，使機(jī)器人可以正常工作。該設(shè)計(jì)暫定為采用STC89C51單片機(jī)

6、作為智能機(jī)器人的檢測和控制核心，使用激光校正導(dǎo)航技術(shù)檢測需要搬運(yùn)的物體并使用超聲波測距技術(shù)檢測與被服務(wù)對(duì)象的距離以實(shí)現(xiàn)跟隨搬運(yùn)（即跟在被服務(wù)對(duì)象后面幫其搬運(yùn)東西）的目的。直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路采用四通道驅(qū)動(dòng)集成芯片L298N，采用PWM脈沖調(diào)制驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)。機(jī)械臂采用套取形式的機(jī)械手臂，其形式簡單，性價(jià)比高。并且以拖拽的方式搬運(yùn)物體，可避免物體脫落的問題，并且在放置物體時(shí)，能使被搬運(yùn)物體較為整齊的排列。供電模塊采用雙電池供電。用一個(gè)電池給電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)單獨(dú)供電，另外一個(gè)電池給信息采集及MCU控制系統(tǒng)供電。將電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電源與信息采集及MCU控制系統(tǒng)電路電源完全隔離，這樣做雖然不如單電源方便靈活，但可

7、以將電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)所造成的干擾徹底清除，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。系統(tǒng)具有很大的擴(kuò)展?jié)摿?。?shí)現(xiàn)無人控制即可完成一系列動(dòng)作。對(duì)于自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案暫定為利用超聲波測距原理，因?yàn)槌暡ň哂蟹较蛐詮?qiáng)，能量易于集中，穿透力強(qiáng)；能在各種不同媒質(zhì)中傳播，且可傳播足夠遠(yuǎn)的距離；具有透射、反射和折射的特點(diǎn)。所以，方案利用超聲波的這些特點(diǎn)，通過在被服務(wù)對(duì)象身上安裝超聲波發(fā)射模塊，來檢測機(jī)器人與其之間的距離，由于機(jī)器人上裝有多個(gè)超聲波接收探頭，這樣，比較各超聲波模塊測得數(shù)據(jù)之間的大小，靠近人的一側(cè)，測得的數(shù)據(jù)會(huì)比其他位置的小，由此就可以是小車與人保持一定的距離而實(shí)現(xiàn)跟蹤功能。以下是整體設(shè)計(jì)框圖及部分電路模塊框圖

8、：按鍵模塊激光導(dǎo)航模塊超聲波導(dǎo)航模塊遙控接收模塊控制器模塊電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊機(jī)械手模塊顯示模塊 圖 1 搬運(yùn)機(jī)器人機(jī)構(gòu)框圖圖2 超聲波模塊工作原理框圖3、支持條件（使用儀器或設(shè)備）1、示波器2、計(jì)算機(jī)3、電烙鐵4、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器5、臺(tái)鉆4、預(yù)期研究成果（研究論文、設(shè)計(jì)、專利、產(chǎn)品、鑒定、推廣應(yīng)用等）項(xiàng)目研究過程中制作的樣品機(jī)器，經(jīng)測試成功后，可投入生產(chǎn)，生產(chǎn)的產(chǎn)品可以幫一些體力不足或是身體不便的朋友們搬運(yùn)一定重量的物品當(dāng)然也可以改裝成為一種代步工具，也可以應(yīng)用于工廠或其他場所。另外此項(xiàng)目可以在很大程度上提高機(jī)器人的工作適應(yīng)能力，使其更貼近人們的生活，對(duì)于機(jī)器人的推廣使用具有重要作用。5、項(xiàng)目創(chuàng)新之處

9、1、采用激光校正超聲波測距技術(shù)協(xié)同導(dǎo)航；2、機(jī)械手臂采用套取的形式，以拖拽的方式搬運(yùn)物體，避免抓取不牢，使物體掉落，并能使物體在倉庫中擺放整齊；3、采用測距跟蹤技術(shù)，可以使機(jī)器人更好的適應(yīng)工作場地和工作條件，更好地發(fā)揮其優(yōu)勢為人們服務(wù)；4、除自動(dòng)智能控制外，增加了遙控控制功能，減少工作中出現(xiàn)錯(cuò)誤，使其具有更強(qiáng)的適應(yīng)能力。6、研究進(jìn)度及安排（查閱資料 、選題、項(xiàng)目研究方案、開題報(bào)告、實(shí)驗(yàn)研究、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、處理與分析、研制開發(fā)、結(jié)題、撰寫研究論文和總結(jié)報(bào)告、參加結(jié)題答辯和成果推廣等）開始第一個(gè)月 進(jìn)行總體方案的設(shè)計(jì)兩個(gè)月時(shí)間 對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行細(xì)致的模塊設(shè)計(jì)一個(gè)月時(shí)間 對(duì)所需材料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并采購一個(gè)月時(shí)間 進(jìn)行電路板畫制一個(gè)半月時(shí)間 進(jìn)行電路板的焊接三個(gè)月時(shí)間 進(jìn)行模塊的檢測和調(diào)試一個(gè)半月時(shí)間 對(duì)項(xiàng)目做最后的調(diào)試并測試達(dá)到預(yù)想目標(biāo)最后一個(gè)月 整理項(xiàng)目的文檔資料并進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)性能7、經(jīng)費(fèi)使用計(jì)劃資料費(fèi) 100元 說明： 圖書，文檔打印等 材料費(fèi) 1700元 說明： 買器材，工具，制PCB電路板 等 上機(jī)費(fèi) 100元 說明： 上網(wǎng)查閱資料等 其它 100元 說明：