安全机器人车辆(源码)
安全机器人是指可以自动执行工作的机器人。它按照预先编好的指令，可以协调和帮助人们工作。随着机械智能一体化的发展，机器人越来越受到人们的重视，其发展也越来越成熟。许多危险场所，比如煤矿的开采，建筑地形的勘测，水下实况的监测，都可以由安全机器人来代替。该安全机器人是由两部分组成，机械臂负责捡拾物体，Pixy摄像头可以通过颜色识别物体。机器人拥有其所需的所有摄像头，可以完成避障等工作。该安全机器人的目标是可以搜索和捡拾特定物体。关键词 安全机器人，机械臂，搬运，物体识别
目 录
1 绪论 1
1.1 安全机器人的背景与发展 1
1.1.1 背景 1
1.1.2 发展 2
1.2 安全机器人的研究意义 2
2 硬件设计 3
2.1 安全机器人的组成 3
2.2 安全机器人的原理分析 5
3 软件设计 9
3.1 软件开发环境 9
3.2 软件代码实现 10
3.2.1 电机驱动 10
3.2.2 捡拾物体 12
3.2.3 物体识别 13
4 成果展示 19
结论 22
致谢 23
参考文献 24
1 绪论
机器人是指整合了机械电子，计算机，材料，控制论和仿生学的自动控制装置。机器人需要满足可以移动和完成相应指令的条件，为人类无法完成或者会对自身产生伤害，危及人身安全的工作提供便利。安全机器人随着相关技术的发展，已在多个领域发挥了其作用。比方，安全机器人可以深入海底进行窥测，可以深入煤矿进行环境评估，可以对人类无法抵达的深穴进行信息采集。安全机器人能够可靠并且高效的完成电机驱动，搜寻物体，捡起物体等功能，实现经过训练搜索特定目标的功能。
1.1 安全机器人的背景与发展
1.1.1 背景
安全机器人起源于20世纪60年代，距今已有50多年的发展历史。其时间跨度虽然较短，但安全机器人的发展已经取得了令人欣喜的成果。其在诞生，成长，成熟之后，已经成为现代科技的核心装备， *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
成为人们必不可少的伙伴。我国机器人发展历史也已经有20多年，智能机器人在喷漆，电焊，勘测地形，装备，搬运等方面技术已经较为成熟。
机器人技术的发展极大的便利了人们的生活，减轻了人类的劳动负担。在当今技术迅猛发展的时代，机器人的发展也趋于多元化。机器人现在主要分为工业机器人和特种机器人。工业机器人是指可以面向工业领域的能自动控制的可重复编程的和功能较为完善，自由度相对较高，可以固定也可以运动，多用于自动化系统中。而特种机器人则是指服务型机器人，娱乐型机器人，农业型机器人，水下机器人等多种类型的机器人。随着机器人技术的不断完善，现在机器人已用于生活工作中的各个领域。生活方面，用于家庭清洁的扫地机器人，用于餐厅的送餐机器人已经较为常见。工业生产方面，喷涂弧焊和搬运机器人已经极大的解放了劳动力，完成了工业机器人成套技术的开发。机器人现在主要朝四个方向发展，一是智能化，二是多机协调话，三是标准化，四是微型化。机器人的出现以及几十年的发展，使得其作为高级制造设备的重要组成部分，已经成为未来制造业的重要特征，在社会生产，医疗，军事等方面都将发挥极大的作用。
1.1.2 发展
未来机器人的发展主要有七大趋势。一是机器人语言交流功能越来越完美。二是机器人各种动作的完美化。三是机器人外形越来越像人类。四是复原功能越来越强大。五是体内能量存储会越来越大。六是其逻辑分析能力越来越强。七是机器人将具备越来越多样化的功能。随着机器人技术的不断发展与完善，机器人的价格也就会越来越便宜。目前市场上的机器人有着精确灵敏度功能的售价大概在10万美金左右，到了2025年，价格则会预计可能降到5万美金左右，价格降了一番。机器人的巨大潜力也将产生巨大的经济效益，一方面可以解放人类的劳动力，一方面又可以精准的控制机器，达到人类无法胜任的精确度和细微度。机器人的另一优势则体现在可以无限度的连续工作。人类需要保证充足的睡眠才能有效的完成工作。机器人则完全没有这个顾虑，只要电源可以保证，它就可以不断地工作。另外，随着智能机器人的发展，机器人拥有了相当发达的大脑，其也具备了不断学习的能力。多传感器信息的融合技术，导航与定位技术，路径规划技术以及机器人视觉技术和智能控制技术和人口接机技术的发展，也将使得机器人在未来的工业以及科技，军事领域占有举足轻重的地位。
1.2 安全机器人的研究意义
随着科技的发展，当今世界制造业呈现出大规模化与便利化的趋势。企业开始追求生产效率，追求品质保障，不断寻求科技创新，以求在日新月异的现代社会寻求优势与发展。自动化生产线逐渐成为社会的宠儿，工业化的发展水准和技术水平也一定程度上反映了一个国家的真正实力。为了实现国家富强和科技创新，我们要不断的解放和发展生产力，解放工人从事艰苦枯燥的工作的生存现状，极大的改善人们的生活水平和提升人们的幸福感。在此基础上，搬运机器人的研究便拥有了极大的意义。安全搬运机器人可以根据事先编制好的程序，将指定物体从一个地方搬运至另一个地方，快捷安全。其意义在于一方面可以部分的代替人工操作，另一方面它可以比人工拥有更高的准确性，可以精准的按照生产工艺的要求，可以遵循相关程序，按照指定的时间和位置来完成物体的搬运。此外，它可以操作必须的工具进行精准化操作，改善工人的工作环境，提高工作效率。更重要的是，某些工作环境会对人体产生危害甚至威胁人类的生命安全，比如高压，粉尘，噪音极大的工作车间等，其应用显得尤为必要也将更为广泛。
2 硬件设计
2.1 安全机器人的组成
安全机器人车辆是一款基于物体识别和机械控制的搬运型机器人。它拥有一个漂亮的金属外观，两块支撑板，Arduino UNO板，超声波传感器，舵机控制板以及舵机和一个Pixy摄像头。
Arduino UNO板是目前使用最为广泛的Arduino的控制器。它具有Arduino的所有功能，较为适合初学者学习使用。它是最新版本的Arduino产品系列。它不再使用FTDI USBtoSerial串行驱动器芯片，采用的是Atmega8u2芯片进行USB到串行数据的转换。Arduino UNO是Arduino主推的产品。
超声波传感器可以测距，用于避障。其可以发射超声波，也可以接收到超声波。超声波传感器有许多的结构，可以分为直探头（纵波探头），斜探头（横波探头），表面波探头(表面波)，蓝姆波探头(兰姆波)和双探头(一个探头反射和一个接头反射)等。超声波传感器主要由压电晶片组成，其是利用超声波的特性研制而成的。超声波的震荡频率高于声波，换能晶片在电压的激励下可以产生共振，频率高，波长短，绕射现象好，方向性好，可以成为射线而定向传播。其主要性能指标包括工作频率，工作温度和灵敏度。
目 录
1 绪论 1
1.1 安全机器人的背景与发展 1
1.1.1 背景 1
1.1.2 发展 2
1.2 安全机器人的研究意义 2
2 硬件设计 3
2.1 安全机器人的组成 3
2.2 安全机器人的原理分析 5
3 软件设计 9
3.1 软件开发环境 9
3.2 软件代码实现 10
3.2.1 电机驱动 10
3.2.2 捡拾物体 12
3.2.3 物体识别 13
4 成果展示 19
结论 22
致谢 23
参考文献 24
1 绪论
机器人是指整合了机械电子，计算机，材料，控制论和仿生学的自动控制装置。机器人需要满足可以移动和完成相应指令的条件，为人类无法完成或者会对自身产生伤害，危及人身安全的工作提供便利。安全机器人随着相关技术的发展，已在多个领域发挥了其作用。比方，安全机器人可以深入海底进行窥测，可以深入煤矿进行环境评估，可以对人类无法抵达的深穴进行信息采集。安全机器人能够可靠并且高效的完成电机驱动，搜寻物体，捡起物体等功能，实现经过训练搜索特定目标的功能。
1.1 安全机器人的背景与发展
1.1.1 背景
安全机器人起源于20世纪60年代，距今已有50多年的发展历史。其时间跨度虽然较短，但安全机器人的发展已经取得了令人欣喜的成果。其在诞生，成长，成熟之后，已经成为现代科技的核心装备， *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
成为人们必不可少的伙伴。我国机器人发展历史也已经有20多年，智能机器人在喷漆，电焊，勘测地形，装备，搬运等方面技术已经较为成熟。
机器人技术的发展极大的便利了人们的生活，减轻了人类的劳动负担。在当今技术迅猛发展的时代，机器人的发展也趋于多元化。机器人现在主要分为工业机器人和特种机器人。工业机器人是指可以面向工业领域的能自动控制的可重复编程的和功能较为完善，自由度相对较高，可以固定也可以运动，多用于自动化系统中。而特种机器人则是指服务型机器人，娱乐型机器人，农业型机器人，水下机器人等多种类型的机器人。随着机器人技术的不断完善，现在机器人已用于生活工作中的各个领域。生活方面，用于家庭清洁的扫地机器人，用于餐厅的送餐机器人已经较为常见。工业生产方面，喷涂弧焊和搬运机器人已经极大的解放了劳动力，完成了工业机器人成套技术的开发。机器人现在主要朝四个方向发展，一是智能化，二是多机协调话，三是标准化，四是微型化。机器人的出现以及几十年的发展，使得其作为高级制造设备的重要组成部分，已经成为未来制造业的重要特征，在社会生产，医疗，军事等方面都将发挥极大的作用。
1.1.2 发展
未来机器人的发展主要有七大趋势。一是机器人语言交流功能越来越完美。二是机器人各种动作的完美化。三是机器人外形越来越像人类。四是复原功能越来越强大。五是体内能量存储会越来越大。六是其逻辑分析能力越来越强。七是机器人将具备越来越多样化的功能。随着机器人技术的不断发展与完善，机器人的价格也就会越来越便宜。目前市场上的机器人有着精确灵敏度功能的售价大概在10万美金左右，到了2025年，价格则会预计可能降到5万美金左右，价格降了一番。机器人的巨大潜力也将产生巨大的经济效益，一方面可以解放人类的劳动力，一方面又可以精准的控制机器，达到人类无法胜任的精确度和细微度。机器人的另一优势则体现在可以无限度的连续工作。人类需要保证充足的睡眠才能有效的完成工作。机器人则完全没有这个顾虑，只要电源可以保证，它就可以不断地工作。另外，随着智能机器人的发展，机器人拥有了相当发达的大脑，其也具备了不断学习的能力。多传感器信息的融合技术，导航与定位技术，路径规划技术以及机器人视觉技术和智能控制技术和人口接机技术的发展，也将使得机器人在未来的工业以及科技，军事领域占有举足轻重的地位。
1.2 安全机器人的研究意义
随着科技的发展，当今世界制造业呈现出大规模化与便利化的趋势。企业开始追求生产效率，追求品质保障，不断寻求科技创新，以求在日新月异的现代社会寻求优势与发展。自动化生产线逐渐成为社会的宠儿，工业化的发展水准和技术水平也一定程度上反映了一个国家的真正实力。为了实现国家富强和科技创新，我们要不断的解放和发展生产力，解放工人从事艰苦枯燥的工作的生存现状，极大的改善人们的生活水平和提升人们的幸福感。在此基础上，搬运机器人的研究便拥有了极大的意义。安全搬运机器人可以根据事先编制好的程序，将指定物体从一个地方搬运至另一个地方，快捷安全。其意义在于一方面可以部分的代替人工操作，另一方面它可以比人工拥有更高的准确性，可以精准的按照生产工艺的要求，可以遵循相关程序，按照指定的时间和位置来完成物体的搬运。此外，它可以操作必须的工具进行精准化操作，改善工人的工作环境，提高工作效率。更重要的是，某些工作环境会对人体产生危害甚至威胁人类的生命安全，比如高压，粉尘，噪音极大的工作车间等，其应用显得尤为必要也将更为广泛。
2 硬件设计
2.1 安全机器人的组成
安全机器人车辆是一款基于物体识别和机械控制的搬运型机器人。它拥有一个漂亮的金属外观，两块支撑板，Arduino UNO板，超声波传感器，舵机控制板以及舵机和一个Pixy摄像头。
Arduino UNO板是目前使用最为广泛的Arduino的控制器。它具有Arduino的所有功能，较为适合初学者学习使用。它是最新版本的Arduino产品系列。它不再使用FTDI USBtoSerial串行驱动器芯片，采用的是Atmega8u2芯片进行USB到串行数据的转换。Arduino UNO是Arduino主推的产品。
超声波传感器可以测距，用于避障。其可以发射超声波，也可以接收到超声波。超声波传感器有许多的结构，可以分为直探头（纵波探头），斜探头（横波探头），表面波探头(表面波)，蓝姆波探头(兰姆波)和双探头(一个探头反射和一个接头反射)等。超声波传感器主要由压电晶片组成，其是利用超声波的特性研制而成的。超声波的震荡频率高于声波，换能晶片在电压的激励下可以产生共振，频率高，波长短，绕射现象好，方向性好，可以成为射线而定向传播。其主要性能指标包括工作频率，工作温度和灵敏度。
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