機(jī)器人設(shè)計(jì)與制作課程設(shè)計(jì)報(bào)告(2011)-框架

1、鼓卻層芯工餐孝晚Ctiengdu UnivergitY qf Information Technolggy“機(jī)器人設(shè)計(jì)與制作”課程設(shè)計(jì)報(bào)告特種作業(yè)機(jī)器人專業(yè)：樓宇自動(dòng)化班級(jí)： 08 級(jí)2班 設(shè)計(jì)人及學(xué)號(hào)：張峰豪2008073066指導(dǎo)教師：王國江完成日期： 2011 年11月一、設(shè)計(jì)目的：利用機(jī)器人平臺(tái)進(jìn)行具體的項(xiàng)目實(shí)施。在這次設(shè)計(jì)過程中主要是要求機(jī)器人在特殊情況下的運(yùn)用，運(yùn)用情況是在不知道著火地點(diǎn)的 情況下進(jìn)行探測(cè)，探測(cè)出火源所在地，并啟動(dòng)滅火程序和機(jī)械進(jìn)行滅 火。考慮到現(xiàn)有裝備和條件，不要求在機(jī)器人實(shí)現(xiàn)的時(shí)候?qū)崿F(xiàn)滅火， 但要求機(jī)器人在尋找到火源的時(shí)候能夠及時(shí)有效的報(bào)警， 并提供火源 位置。

2、二、設(shè)計(jì)任務(wù)：首先對(duì)機(jī)器人進(jìn)行選擇根據(jù)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有設(shè)備和實(shí)驗(yàn)的需要我們 先選取了實(shí)驗(yàn)小車，小車經(jīng)過行進(jìn)假想是按照房屋建筑的內(nèi)邊緣也就 是房屋的內(nèi)壁進(jìn)行行進(jìn)，行進(jìn)過程是挨個(gè)房屋一個(gè)接一個(gè)的搜索。 如 果查找到火源的所在則停下來并且報(bào)警。如果不停下來則繼續(xù)行進(jìn)。 在行進(jìn)過程中如果小車碰到了房屋的墻壁這自動(dòng)矯正方向繼續(xù)行進(jìn)。三、設(shè)計(jì)要求：綜合分析了小車的各項(xiàng)性能以及我們本次課程所需要達(dá)到的要求得出一下設(shè)計(jì)中必須注意的環(huán)節(jié)和要求。1小車的報(bào)警的處理，小車的目的是發(fā)現(xiàn)火源并報(bào)警滅火。因?yàn)閷?shí) 驗(yàn)設(shè)備限制以及自身學(xué)習(xí)的原因故不能實(shí)現(xiàn)滅火這項(xiàng)功能但是要實(shí) 現(xiàn)報(bào)警。2:小車行進(jìn)的設(shè)計(jì)，在小車運(yùn)動(dòng)過程中肯定會(huì)碰到房

3、屋墻角或者墻壁，而小車碰撞之后的方向矯正以及行進(jìn)速度等一系列問題必須考3:小車初始行進(jìn)路線的考慮，因?yàn)闆]有無線遙控系統(tǒng)，則在給小車 的初始設(shè)計(jì)時(shí)就要是小車能夠按照預(yù)定的速度預(yù)定的方向進(jìn)行行走。4:程序編寫的代碼和相關(guān)傳感器的編好及選擇，因?yàn)槲覀兪褂玫男?車有5個(gè)碰撞傳感器和兩個(gè)紅外傳感器?？紤]到多個(gè)傳感器的使用和 配合以及紅外傳感器探測(cè)熱源的使用。 須詳細(xì)諒解各個(gè)傳感器所對(duì)應(yīng) 的編號(hào)以及對(duì)應(yīng)的使用范圍和方法，以便于編輯程序時(shí)把控好程序。5:小車的拐彎弧度，因?yàn)樵O(shè)計(jì)到小車有 90度，270度以及360度的 轉(zhuǎn)彎情況，所以要根據(jù)車身大小和間出口寬度以及轉(zhuǎn)角讀書綜合考慮 設(shè)計(jì)出小車的轉(zhuǎn)角弧度，亦隨之

4、設(shè)計(jì)出小車的左右輪轉(zhuǎn)向的速度以此 來達(dá)到控制小車轉(zhuǎn)向弧度的目的。四、系統(tǒng)設(shè)計(jì)：1、介紹所使用的硬件情況及工作原理。擴(kuò)展支架圖一機(jī)器人小車全圖圖二碰撞傳感器示意圖Anode圖三 紅外傳感器示意圖小車我們選用實(shí)驗(yàn)室已有的小車，該小車有碰撞傳感器5個(gè)我們 所需要用的是前面3個(gè)；紅外傳感器2個(gè)我們所需用全部以便于精確 的發(fā)現(xiàn)著火的火源位置。小車通過碰撞來使傳感器改變參數(shù)下達(dá)轉(zhuǎn)向 指令，又通過左右輪速度的不同來實(shí)現(xiàn)左右轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向后繼續(xù)行進(jìn)， 直到紅外傳感器找到火源位置發(fā)出報(bào)警為止。2、介紹編程思路和程序流程框圖。編程的思路是利用小車本身行進(jìn)就不斷的與房屋墻壁進(jìn)行碰撞 來達(dá)到逐個(gè)房屋探測(cè)的目的，暨小車初始

5、行進(jìn)速度的左右輪就不一 樣，然后始終碰撞，碰撞的過程中紅外傳感激繼續(xù)工作尋找熱源也就 是火災(zāi)火源。具體來說既給定小車初速度，然后設(shè)定三個(gè)碰撞傳感器 的參數(shù)和初始值，以及兩個(gè)紅外傳感器的參數(shù)和初始值， 然后設(shè)計(jì)小 車在行車過程中分別碰到三個(gè)傳感器的處理情況既兩個(gè)輪子的運(yùn)轉(zhuǎn) 情況來控制轉(zhuǎn)向和前進(jìn)。在這個(gè)過程中紅外傳感器由于已經(jīng)給定了初 始值并且一直在工作搜尋火源，當(dāng)搜尋到火源是，小車報(bào)警并且停留 原地不動(dòng)。此時(shí)完成任務(wù)。3、記錄調(diào)試中的技術(shù)問題、記錄現(xiàn)象，分析原因和解決方法及 效果。在調(diào)試的過程中遇到的主要問題就是小車轉(zhuǎn)彎弧度和行進(jìn)弧度。 主要有以下幾個(gè)方面可以改變。1) 小車在碰撞后的后退時(shí)間和

6、速度，這確定了小車的后退路程，在其他不變的路程大則小車運(yùn)動(dòng)的弧度大，半徑小。2) 小車初始時(shí)候設(shè)定的左右輪初速，首先左輪初速大于右路 初速，這樣可以保證小車一直在向右有弧度的轉(zhuǎn)彎，但 是如果左右輪差距過大則可能導(dǎo)致小車在原地畫圓而停 止不前，所以左右輪轉(zhuǎn)速差不應(yīng)過大。有一定的弧度即 可。3) 地面摩擦，在真是的情況中摩擦阻力可能過大不容易發(fā)生，不容易發(fā)生打滑的情況但是試驗(yàn)場(chǎng)地經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn) 打滑的情況存在所以需要在速度相對(duì)較小的情況下進(jìn)行 實(shí)驗(yàn)。4) 轉(zhuǎn)彎的時(shí)候左右輪的速度差以及時(shí)間這也確定了轉(zhuǎn)彎的弧度大小，所以時(shí)間和速度要搭配合適這個(gè)需要經(jīng)過多次 調(diào)試才能達(dá)到。4、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)果分析。經(jīng)過

7、多次實(shí)驗(yàn)調(diào)試后小車基本能夠達(dá)到行進(jìn)要求，但是在某些方 面還是做的不夠好，主要就是在小車行進(jìn)弧度的大小上， 這樣為了達(dá) 到要求只要多次實(shí)驗(yàn)，或者精確的計(jì)算，由于時(shí)間的原因這能達(dá)到現(xiàn) 在這個(gè)結(jié)果，基本能夠符合設(shè)計(jì)要求。小車在最后能夠沿著一定的弧度貼著墻壁邊沿行走，也能夠通 過各個(gè)角度的入口，以及能夠方便的通過出口。實(shí)驗(yàn)結(jié)論是完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)除了在實(shí)驗(yàn)程序編寫，傳感器選擇等方 面做好以外，主要的是要要把握好小澤轉(zhuǎn)彎和行進(jìn)的弧度， 這個(gè)如果 沒有經(jīng)過精確的測(cè)量和計(jì)算就只有通過多次重復(fù)的改變參數(shù)來實(shí)現(xiàn)。 而這又是完成這次實(shí)驗(yàn)的重中之重。5、實(shí)驗(yàn)源程序清單Vindude <stnlo.h> ffi

8、ndude Ingenious.h*1t t t t t n n n n n fcLUB rf hmr/oid mainQ(DI I =01(1)：01 2 = DI 紗Dl_3 = Dip)；AD_1 二 AD ；AD4 = AD非move(400r 300d 0)； while(AD_<-00|AD<-40JfDL?=1moyej-300, -300, D|； sleepSOft；move -200, 200, 0)；sleep flOD)；movejQB, 300)；else訓(xùn)DI 3=1)move(-30O, -3D0t Q|； sleep move sleep move5

9、00)；200, -ISB, Dp 800)；4IML 300, 0)；elsemove sleep move sleep8D0)；-300, -300, D|； 500)； 150,200, 0|；moveHOO, 3QD. 0)；elsemoveOO, 300, 0)：( move(-100.1 DO, 0)； sleep|BOO)； move(400r 300. Op1else(i妙 D>=100)( movefl VO. -1 DO, UJ; £kep(8noj： move400f 3呱辱 else move|4BQ, 300, 0；Jmove(D, 0, 0； slopD；五、課程設(shè)計(jì)總結(jié)本次課題完成以后我認(rèn)為由于現(xiàn)實(shí)和實(shí)驗(yàn)的差距， 在以后的改進(jìn) 中有以下的幾個(gè)方面1. 我們可以將數(shù)字圖像處理技術(shù)與這個(gè)課題相結(jié)合在設(shè)備上運(yùn)用到攝像頭對(duì)行進(jìn)過程中的各個(gè)方位進(jìn)行視頻探測(cè)與 溫