Arduino单片机的避障小车机器人
目 录
1 引言 1
1.1 课题背景 1
1.2 Arduino単片机概述 1
1.3 Arduino机器人发展现状 5
1.4 研究意义 7
2 智能小车总体设计 8
2.1 设计原理与方法 8
2.2 硬件设计 8
2.3 硬件设计 9
3 硬件设计 10
3.1 各模块的基本性能 10
3.2 小车安装过程 12
4 软件设计 17
结 论 19
致 谢 20
参 考 文 献 21
1 引言
1．1 课题背景
在现代计算机技术和机器人的发展潮流中，智能机器人科技正迅速改变着人们以往的生活方式。小到玩具、电子、交通，大到冶金、航空航天、国防等领域，人们将在生活中更广泛地使用智能机器人。从工业革命开始，创造出能够代替人工劳动的机器就一直是人类的梦想，并为了实现它而不断地努力。如图1.1所示，是一款扫地机器人，顾名思义，它可以帮人们扫地，其中避障系统是必不可少的，否则就会发生碰撞；图1.2所示，是一款灭火机器人，和扫地机器人一样，基础功能就是避障。它们在人类生活中很常见而且很实用，特点是无需人为控制，就能够独立完成实现某种功能。这就体现出避障的重要性，如果没有避障，那么机器人损坏的可能性将大大提高，造成不必要的浪费，只有准确躲避障碍物才能更好的完成任务，而本次课题就是设计出一个具有避障功能的小车，在拥有避障功能的前提下，我们可以赋予它更多功能让其更具实用价值，例如循迹、遥控等。
本设计选用Arduino作为控制核心，利用超声波传感器的蝙蝠测距原理实现避障。 智能 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
机器人避障作为现代社会的一种新产品，他可以按照特定的环境预定模式，自动运行，无需管理，就能够完成任务，预计达到或更高的目标。
图 1.1 灭火机器人 图 1.2 扫地机器人
1．2 Arduino単片机概述
Arduino（图1.3）是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台。包含硬件（各种型号的Arduino板）和软件（Arduino IDE)。它构建于开放原始码simple I/O介面版，并且具有使用类似Java、C语言的Processing/Wiring开发环境。主要包含两个主要的部分：硬件部分是可以用来做电路连接的Arduino电路板；另外一个则是Arduino IDE，你的计算机中的程序开发环境。Arduino能通过各种各样的传感器来感知环境，通过控制灯光、马达和其他的装置来反馈、影响环境。板子上的微控制器可以通过Arduino的编程语言来编写程序，编译成二进制文件，烧录进微控制器。对Arduino的编程是利用 Arduino编程语言 (基于 Wiring)和Arduino开发环境(基于 Processing)来实现的。
图 1.3 Arduino单片机
Arduino是一个工具,可以用来检测和控制物理世界。它由一个单片机和硬件平台基于开源的,和一个电路板Arduino开发环境。
Arduino可以用来开发互动产品,如它可以阅读大量的开关和传感器信号,并能控制各种灯具,汽车和其他物理设备。
Arduino项目可以分开,你可以选择手动安装在您的计算机上运行时,程序运行(例如:Flash,处理MaxMSP)通信。Arduino电路板或购买已组装,开源IDE Arduino可以免费下载。Arduino编程语言类似的行对应的物理计算平台基于多媒体编程环境的处理。
Arduino是一个基于开源硬件和软件平台,建立在开源simplel / 0接口版本,和类似的java,C语言开发环境处理/路由。它主要由两部分组成:硬件的一部分可以用于电气连接和Arduino电路板;另一种是Arduino LDE。你的电脑程序的开发环境。你只是LDE程序生成;代码,程序上传Arduino电路板,然后程序将Arduino电路板告诉该怎么做。
Arduino可以控制反馈灯态势感知,汽车和其他设备通过各种传感器,影响环境。Arduino单片机板通过编程语言,编译成二进制文件,包括在微控制器中。Arduino编程是使用Arduino编程语言(基于线路)和Arduino开发环境(基于处理)来实现。基于Arduino,只包含Arduino,Arduino和也可以包含其他一些软件在PC上运行,因为它们之间的通信(如Flash,加工,实现MaxMSP)。你可以做你自己,或者你可以买现成的衣服;使用Arduino软件可以免费下载。硬件参考设计(CAD文件)跟着availableopen开源许可,你可以根据自己的需求修改。
Arduino可以利用发达的电子元件，如开关传感器或其他控制器、指 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
示灯、步进电机或其他输出设备。Arduino也可以成为一个软件界面，如独立的通信：flash、 processing、 Max/MSP、 WW或其他互动软件基于IDE Arduino接口开放源代码，可以让你下载的互动更惊人的作品的开发利用。
其主要特点如下：
1）开源电路原理图设计，应用程序开发界面免费下载，还可以根据个人需要改变自己的。
2）低成本的微处理控制器的使用（AVR系列控制器），你可以使用USB接口供电，无需外接电源，也可以使用外部9 V直流输入。
3）Arduino支持LSP在线燃烧，你可以成为一个新的“bootloaderj“固件老化的AVR芯片的引导程序，你可以通过口或RS232 usbto接口固件升级。
4）可以鹰格式SCH和PCB电路图简化官方Arduino模块提供了根据，对独立运行的微处理器控制完成；可以简单的传感器，各种电子元件的连接（例如，红外线，超声波，热敏电阻，光敏电阻，伺服马，和等）
5）各种互动节目，如Flash、Max/MSP，WW，PD，C，处理和其他支持。
6）应用，使用Arduino，过去突破只能使用鼠标，键盘，CCD器件，如互动内容的类型，可以更容易地实现单或多人之间的相互作用。
为什么我们要用Arduino吗?有许多单片机系统平台和互动设计。例如:一个视差基本邮票,Nami bx-24,Phidgets微型,麻省理工学院Handyboard提供类似的功能。所有这些工具,您不关心一个编程的繁琐细节,为您提供一套简单易用的工具。Arduino也简化了单片机程序,但与其他Arduino系统相比有更多的优势在许多地方,尤其是在教师、学生和业余爱好者:与其他平台相比,Arduino电路板相对便宜便宜。Arduino版本能做它你自己,甚至组装产品,其价格不超过200元。和Arduino软件在Windows环境中,运行跨平台macintoshosx,和Linux操作系统。虽然大多数的其他供应链管理系统只运行在窗口。此外,它有一个简单的编程环境。为方便初学者可以学习使用Arduino编程环境。与此同时,它可以提供足够的高级应用程序的高级用户。老师通常很容易使用加工编程环境,所以如果你使用加工编程环境为学生学习,当他们使用Arduino开发环境会感到熟悉的非常相似。
1 引言 1
1.1 课题背景 1
1.2 Arduino単片机概述 1
1.3 Arduino机器人发展现状 5
1.4 研究意义 7
2 智能小车总体设计 8
2.1 设计原理与方法 8
2.2 硬件设计 8
2.3 硬件设计 9
3 硬件设计 10
3.1 各模块的基本性能 10
3.2 小车安装过程 12
4 软件设计 17
结 论 19
致 谢 20
参 考 文 献 21
1 引言
1．1 课题背景
在现代计算机技术和机器人的发展潮流中，智能机器人科技正迅速改变着人们以往的生活方式。小到玩具、电子、交通，大到冶金、航空航天、国防等领域，人们将在生活中更广泛地使用智能机器人。从工业革命开始，创造出能够代替人工劳动的机器就一直是人类的梦想，并为了实现它而不断地努力。如图1.1所示，是一款扫地机器人，顾名思义，它可以帮人们扫地，其中避障系统是必不可少的，否则就会发生碰撞；图1.2所示，是一款灭火机器人，和扫地机器人一样，基础功能就是避障。它们在人类生活中很常见而且很实用，特点是无需人为控制，就能够独立完成实现某种功能。这就体现出避障的重要性，如果没有避障，那么机器人损坏的可能性将大大提高，造成不必要的浪费，只有准确躲避障碍物才能更好的完成任务，而本次课题就是设计出一个具有避障功能的小车，在拥有避障功能的前提下，我们可以赋予它更多功能让其更具实用价值，例如循迹、遥控等。
本设计选用Arduino作为控制核心，利用超声波传感器的蝙蝠测距原理实现避障。 智能 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
机器人避障作为现代社会的一种新产品，他可以按照特定的环境预定模式，自动运行，无需管理，就能够完成任务，预计达到或更高的目标。
图 1.1 灭火机器人 图 1.2 扫地机器人
1．2 Arduino単片机概述
Arduino
图 1.3 Arduino单片机
Arduino是一个工具,可以用来检测和控制物理世界。它由一个单片机和硬件平台基于开源的,和一个电路板Arduino开发环境。
Arduino可以用来开发互动产品,如它可以阅读大量的开关和传感器信号,并能控制各种灯具,汽车和其他物理设备。
Arduino项目可以分开,你可以选择手动安装在您的计算机上运行时,程序运行(例如:Flash,处理MaxMSP)通信。Arduino电路板或购买已组装,开源IDE Arduino可以免费下载。Arduino编程语言类似的行对应的物理计算平台基于多媒体编程环境的处理。
Arduino是一个基于开源硬件和软件平台,建立在开源simplel / 0接口版本,和类似的java,C语言开发环境处理/路由。它主要由两部分组成:硬件的一部分可以用于电气连接和Arduino电路板;另一种是Arduino LDE。你的电脑程序的开发环境。你只是LDE程序生成;代码,程序上传Arduino电路板,然后程序将Arduino电路板告诉该怎么做。
Arduino可以控制反馈灯态势感知,汽车和其他设备通过各种传感器,影响环境。Arduino单片机板通过编程语言,编译成二进制文件,包括在微控制器中。Arduino编程是使用Arduino编程语言(基于线路)和Arduino开发环境(基于处理)来实现。基于Arduino,只包含Arduino,Arduino和也可以包含其他一些软件在PC上运行,因为它们之间的通信(如Flash,加工,实现MaxMSP)。你可以做你自己,或者你可以买现成的衣服;使用Arduino软件可以免费下载。硬件参考设计(CAD文件)跟着availableopen开源许可,你可以根据自己的需求修改。
Arduino可以利用发达的电子元件，如开关传感器或其他控制器、指 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
示灯、步进电机或其他输出设备。Arduino也可以成为一个软件界面，如独立的通信：flash、 processing、 Max/MSP、 WW或其他互动软件基于IDE Arduino接口开放源代码，可以让你下载的互动更惊人的作品的开发利用。
其主要特点如下：
1）开源电路原理图设计，应用程序开发界面免费下载，还可以根据个人需要改变自己的。
2）低成本的微处理控制器的使用（AVR系列控制器），你可以使用USB接口供电，无需外接电源，也可以使用外部9 V直流输入。
3）Arduino支持LSP在线燃烧，你可以成为一个新的“bootloaderj“固件老化的AVR芯片的引导程序，你可以通过口或RS232 usbto接口固件升级。
4）可以鹰格式SCH和PCB电路图简化官方Arduino模块提供了根据，对独立运行的微处理器控制完成；可以简单的传感器，各种电子元件的连接（例如，红外线，超声波，热敏电阻，光敏电阻，伺服马，和等）
5）各种互动节目，如Flash、Max/MSP，WW，PD，C，处理和其他支持。
6）应用，使用Arduino，过去突破只能使用鼠标，键盘，CCD器件，如互动内容的类型，可以更容易地实现单或多人之间的相互作用。
为什么我们要用Arduino吗?有许多单片机系统平台和互动设计。例如:一个视差基本邮票,Nami bx-24,Phidgets微型,麻省理工学院Handyboard提供类似的功能。所有这些工具,您不关心一个编程的繁琐细节,为您提供一套简单易用的工具。Arduino也简化了单片机程序,但与其他Arduino系统相比有更多的优势在许多地方,尤其是在教师、学生和业余爱好者:与其他平台相比,Arduino电路板相对便宜便宜。Arduino版本能做它你自己,甚至组装产品,其价格不超过200元。和Arduino软件在Windows环境中,运行跨平台macintoshosx,和Linux操作系统。虽然大多数的其他供应链管理系统只运行在窗口。此外,它有一个简单的编程环境。为方便初学者可以学习使用Arduino编程环境。与此同时,它可以提供足够的高级应用程序的高级用户。老师通常很容易使用加工编程环境,所以如果你使用加工编程环境为学生学习,当他们使用Arduino开发环境会感到熟悉的非常相似。
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