機(jī)器人課程設(shè)計(jì)匯本報(bào)告

1、處京理xfBEtJING INSTITUTE OF TECHNOLOGY智能機(jī)器人課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告姓 名：組 員：指導(dǎo)教師:時(shí) 間:1 / 15一、課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)目的了解機(jī)器人技術(shù)的根本知識(shí)以及有關(guān)電工電子學(xué)、單片機(jī)、機(jī)械設(shè)計(jì)、傳感器等相關(guān)技術(shù)。初步掌握機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)原理、基于智能機(jī)器人的控制理論，并應(yīng)用于實(shí)踐。通過學(xué)習(xí)，具體掌握智能機(jī)器人的控制技術(shù)，并使機(jī)器人能獨(dú)立執(zhí)行一定的任務(wù)。根本要求：要求設(shè)計(jì)一個(gè)能走迷宮 （迷宮為立體迷宮）的機(jī)器人。要求設(shè)計(jì)機(jī)器人的行走 機(jī)構(gòu)，控制系統(tǒng)、傳感器類型的選擇及排列布局。要有走迷宮的策略軟件流程圖。對(duì)于走迷宮小車控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要有幾個(gè)方面：控制電路設(shè)計(jì)，傳感器

2、選擇以及安放位置設(shè)計(jì)， 程序設(shè)計(jì)、總體方案2.1機(jī)器人的尋路算法選擇將迷宮看成一個(gè) m*n的網(wǎng)絡(luò)，機(jī)器人通過傳感器反應(yīng)的信息感知迷宮的形狀，并將各 個(gè)節(jié)點(diǎn)的與周圍節(jié)點(diǎn)的聯(lián)通性信息存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中，再根據(jù)已經(jīng)構(gòu)建好的地圖搜索離開迷宮的路徑。這里可選擇回溯算法。對(duì)每個(gè)網(wǎng)格從左到右，每個(gè)網(wǎng)格具有4個(gè)方向，分別定義。并規(guī)定機(jī)器人行進(jìn)過程中不停探測(cè)前方是否有障礙物，同時(shí)探測(cè)時(shí)按左側(cè)規(guī)那么，進(jìn)入新網(wǎng)格后優(yōu)先探測(cè)當(dāng)前方向的左側(cè)方向。探測(cè)過程中記錄每個(gè)網(wǎng)格的四個(gè)方向上的狀態(tài)：通路、 不通或未知，探測(cè)得到不同狀態(tài)后記記錄，同時(shí)記錄當(dāng)前網(wǎng)格的四個(gè)方向是否已被探測(cè)過。假設(shè)某網(wǎng)格四個(gè)方向全部探測(cè)過那么利用標(biāo)志位表示該網(wǎng)

3、格已訪問。為了尋找到從起點(diǎn)到終點(diǎn)的最正確路徑，記錄當(dāng)前網(wǎng)格在四個(gè)方向上的鄰接網(wǎng)格序號(hào)，由此最后可在機(jī)器人已探測(cè)過的網(wǎng)格中利用 Dijkstra算法找到最正確路徑。并為計(jì)算方便，記錄網(wǎng)格所在迷宮中行號(hào)、 列號(hào)。并機(jī)器人探索過程中設(shè)置一個(gè)回溯網(wǎng)格棧記錄機(jī)器人經(jīng)過的迷宮網(wǎng)格序號(hào)及方向，此方向是從一個(gè)迷宮網(wǎng)格到下一個(gè)迷宮網(wǎng)格經(jīng)過的方向。設(shè)置一個(gè)方向隊(duì)列記錄機(jī)器人在某網(wǎng)格探測(cè)方向的順序。設(shè)置一個(gè)回溯路徑數(shù)組記錄需要回溯時(shí)從回溯起點(diǎn)到回溯終點(diǎn)的迷宮網(wǎng) 格序號(hào)及方向?？紤]到迷宮比擬簡(jiǎn)單， 且主要為縱橫方向的直線，可采用讓小車在路口始終左轉(zhuǎn)或者始終右轉(zhuǎn)的方法走迷宮，也就是讓小車沿迷宮的邊沿走。這樣最終也能走出

4、迷宮。本次課程設(shè) 計(jì)采用此方法。即控制策略為機(jī)器人左側(cè)有缺口時(shí)，向左進(jìn)入缺口，當(dāng)機(jī)器人前方有障礙是，向右旋轉(zhuǎn)180。，其余情況保持前進(jìn)。2.2傳感器的選擇由于需要檢測(cè)機(jī)器人左側(cè)和前方是否有通路，采用紅外傳感器對(duì)機(jī)器人行進(jìn)方向和左側(cè)進(jìn)展感知。紅外避障傳感器是依據(jù)紅外線的反射來工作的。當(dāng)遇到障礙物時(shí)，發(fā)出的紅外線被反射面反射回來，被傳感器接收到，信號(hào)輸出引腳就會(huì)給出低電平提示信號(hào)。本機(jī)器人系統(tǒng)的紅外避障信號(hào)采用直接檢測(cè)的方式進(jìn)展，直接讀取引腳電平。 傳感器感應(yīng)障礙物的距離閾值可以通過調(diào)節(jié)傳感器上的變阻器來改變。行進(jìn)過程中，機(jī)器人可能會(huì)偏綠迷宮的橫軸或縱軸的方向。碰觸傳感器利用外力的作用傳遞給單片機(jī)

5、信息，當(dāng)碰觸傳感器碰到迷宮墻壁后，傳感器檢測(cè)到信號(hào)就可以判斷小車碰壁。 經(jīng)過電路處理后，信號(hào)輸出接口輸出數(shù)字信號(hào)送給控制器，從而讓控制器進(jìn)展決策調(diào)整小車姿態(tài)。本機(jī)器人系統(tǒng)共使用了 2個(gè)碰觸傳感器，分別安裝在小車的左前方和右前方，使得機(jī)器人在偏離航向撞擊迷宮側(cè)面后可以立即對(duì)航向進(jìn)展修正。四個(gè)傳感器一共占用四個(gè)外部中斷。3.3總體構(gòu)造設(shè)計(jì)三、具體實(shí)現(xiàn)3.1芯片選擇最小系統(tǒng)已經(jīng)設(shè)計(jì)好，本次課程設(shè)計(jì)采用的控制芯片為STM32F103RBT6卑TKH I4 %50： 5U5ST7LI fl丄5_14 11s_U_|：n-1F51*ADCJ15U2 IXC1L U2_=crU|用0毗20DleT時(shí)趣匕24

6、出?：.嚴(yán)A.S&BOOT：亡諒u-luau 丁w -rcyi i*COLUVBAIKU ANT：FC14.-QWJ2 叱曲收QPM 050FD1D5COCJKBJFTPfc gnuKl WCILK ： ADC 12Kj ADCUVSSA VDDAPjW ADC&T&LZKUTHPA： ADC im口 C32J Al m_lXADC2 RM貼MMOKADCIOCjCB4V5SVDO7VEdraeukH erasoaroPB rzci刃盒皿專二匯匸:f 二 TD： L 工掃4 TNT矽TK1JFellK1UPA：5 7miMJurmupHVDDV5SVCCJ1 C2曲嚴(yán)J3SOUT ITO57N

7、TT_CSKlljCEr; buljLOLID ： 硏 LEM 里 OE輝 r.W：lgia77PJU 倔阿 ADC 4 PA12 CAN.TS XBWIHSlJTa. 5口1：址匸工1?吟 iCA II CAMYIT!5EDM71in CW rMPIi JAPB1ENR|=1CRL&=0X00FFFFFF; GPIOA-CRL|=OXBBOOOOOO; GPIOA-ODR|=16|1CRL&=0XFFFFFF00;GPIOB-CRL|=OXOOOOOOBB;GPIOB-ODR|=10|1ARR=arr;TIM3-PSC=psc;TIM3-CCER|=11|15|19|1CCMR1|=712|

8、7CCMR1|=111|1CCMR2|=712|7CCMR2|=111|1CCER|=112|18|14|1CR1=0x0080; /ARPE ? ue1TIM3-CR1|=1EGR |= 1CR1|=0x01;本段代碼使能TIM3時(shí)鐘，啟用PA6, PA7,PBQ PB1引腳的復(fù)用功能，并對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)展相應(yīng)設(shè)置向下計(jì)數(shù)，使得芯片能在這四個(gè)引腳上輸出所需的PWM波。由于前進(jìn)，后退，轉(zhuǎn)向，都是重復(fù)性的動(dòng)作，直接對(duì)這些操作進(jìn)展宏定義，需要的時(shí)候直接調(diào)用，能減輕程序編寫的負(fù)擔(dān):#defi ne Moto_PwmMax 899/#defi ne LEFT_MOTOR_FTIM3-CCR1#defi ne

9、 LEFT_MOTOR_BTIM3-CCR2#defi ne RIGHT_MOTOR_BTIM3-CCR3#define RIGHT MOTOR FTIM3-CCR4注：TIM3產(chǎn)生PWM波相應(yīng)存放器的宏定義如下#defi ne go_forwardLEFT_MOTOR_F =3500;LEFT_MOTOR_B =0;RIGHT_MOTOR_F =3500;RIGHT_MOTOR_B =0;#defi ne go_backLEFT_MOTOR_F =0; LEFT_MOTOR_B =3500; RIGHT_MOTOR_F =0; RIGHT_MOTOR_B =3500;#defi ne tur

10、ni_leftLEFT_MOTOR_F =0;LEFT_MOTOR_B =0;RIGHT_MOTOR_F =4000;RIGHT_MOTOR_B =0;#define turn_left_90LEFT_MOTOR_F =0;LEFT_MOTOR_B=0;RIGHT_MOTOR_F=4000;RIGHT_MOTOR_B=0;delay_ms(800);delay_ms(800);delay_ms(600);RIGHT_MOTOR_F=0;#define turn_rightLEFT_MOTOR_F =4000;LEFT_MOTOR_B =0;RIGHT_MOTOR_F =0;RIGHT_MOTO

11、R_B =0;delay_ms(200);#defi netur n_back_righLEFT_MOTOR_F=4000;LEFT_MOTOR_B=0;RIGHT_MOTOR_F=0;RIGHT_MOTOR_B=4000;delay_ms(800);delay_ms(800);delay_ms(400);LEFT_MOTOR_F=0;RIGHT_MOTOR_B=0;#defi ne turn_back_leftLEFT_MOTOR_F =0;LEFT_MOTOR_B =4000;RIGHT_MOTOR_F =4000;RIGHT_MOTOR_B=0;delay_ms(800);delay_m

12、s(800);delay_ms(400);LEFT_MOTOR_B=0;RIGHT_MOTOR_F=0;#defi ne stopLEFT_MOTOR_F =0;LEFT_MOTOR_B =0;RIGHT_MOTOR_F =0;RIGHT_MOTOR_B =0;/幾個(gè)機(jī)器人根本動(dòng)作的宏定義響應(yīng)值越大,由于采用向下計(jì)數(shù)的方式，CCR中的值代表相應(yīng)引腳高電平持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)度,PWM占空比越大，驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速越快。2機(jī)器人對(duì)外界的感知及相應(yīng)中斷效勞程序的編寫：#i ncludeexti.hvoidEXTIXnit(void)RCC-APB2ENR|=1CRL&=0XFF00FFF0;GPIOA-CRL|=

13、0X00880008;GPIOA-CR H&=0X0FFFFFFF;GPIOA-CRH|=0X80000000;GPIOA-ODR|=(1PR=1PR=1PR=1PR=1APB2ENR|=1CRL&=0XFF00FFF0;/PA0,4,設(shè) 置成輸入GPIOA-CRL|=0X00880008;GPIOA-CR H&=0X0FFFFFFF;/PA1 設(shè)置成輸入GPI0A-CRH|=0X80000000;GPIOA-ODR|=(1PR=1PR=1 =h(KEY5H)1M2宀crnl-eft90 八 wh=e(KEYOU 巴) 宀golforwara de-aylmsuoo)八golback八 de-ayl