巡线机器人的设计与应用

2022-09-12

一、机器人的发展概况

机械机器人产生于工业革命时代, 随着计算机技术、现代控制技术、传感技术、人工智能技术的发展, 机器人得到了迅速发展, 从70年代至今经历了三代, 尤其是第三代服务巡线机器人不仅具有比更加完善的环境感知能力, 而且还具有逻辑思维、判断和决策能力及一定的自主能力, 其应用范围越来越广, 维护保养、修理、运输、清洗、保安、救援、监护, 甚至可以为盲人引道。

二、巡线机器人的工作原理

1、巡线机器人的机械结构

主要是由控制轮子的2个步进电机、控制线路连接的插线面包板、电源设备、巡线用的QTI传感器、中断用的触须和中断控制器、连接线及一块电路板。

2、巡线机器人的越障过程

当机器人触须比车身提前触碰到障碍物时, 触须激活中断开关, 机器人立即启动中断程序, 这样就避开障碍物, 机械巡线下一段路程。

三、控制系统的硬件构成

1、MCS单片机

1) MCS单片机的结构与组成

1、灵巧的8位CPU和编程Flash。2、晶片内部具时钟振荡器。3、8KB的程序存储器 (ROM) 。4、256字节的内部数据存储器 (RAM) 。5、32个可编程I/O口线。6、8个中断向量源。7、3个16位定时器/计数器8、三级加密程序存储器。9、全双工UART串行通道。

2) MCS单片机引脚分配

2、输入部分

QTI (Quick Track Infrared) 光电传感器和一个触电开关。

3、输出部分

即机器人伺服电机

图2-5所示是高电平持续1.5ms低电平持续20ms, 然后不断重复的控制脉冲序列。该脉冲序列发给经过零点标定后的伺服电机, 伺服电机不会旋转。如果此时你的电机旋转, 表明电机需要标定。从图中可知, 当高电平持续时间为1.3ms时, 电机顺时针全速旋转, 当高电平持续时间1.7ms时, 电机逆时针速旋转。4、硬件系统的抗干扰措施抑制干扰源就是尽可能的减小干扰源的du/dt, di/dt。

四、控制系统的主程序软件编程

摘要：本文主要实现基于AVR单片机的光电检测模块以及红外巡线检测, 并且实现基于AVR单片机的电动机调速驱动、人机接口和LED显示。用Protel…DXP进行硬件设计, 在完成硬件的调试安装后, 使用AVR单片机开发工具进行软件设计以实现巡线机器人的各项功能。

关键词：巡线机器人,AVR单片机,人机接口,LED显示