基于stm32的自动探险机器人小车设计(附件)【字数：11067】
摘 要自动探险机器人小车的研究是为了代替人类进入危险的区域进行探险，从而保障人身安全，并且获取险情区域的数据。它能够通过自身的各类传感器感知周围环境的状态，自主前往预定的区域完成作业。本课题设计了一辆基于STM32的自动探险机器人小车。该小车的核心处理器采用了意法半导体公司研制的STM32F103VET6微处理器，利用此款微处理器强大的功能，设计了一套可靠、稳定、高性价比的硬件系统。小车的软件设计方面综合考虑了多种道路情况，进行了大量的实验，最终实现了一套稳定可靠的软件系统，其中包含了路径识别、舵机控制和速度控制的相关算法和程序设计。摘 要 i
目 录
ABSTRACT ii
第一章 绪论 1
1.1研究背景及意义 1
1.2探险机器人小车的国内外研究现状 1
1.2.1国外研究现状 1
1.2.2国内研究现状 2
1.3本文的研究目标 3
1.4本文的组织结构 3
第二章 硬件系统设计 4
2.1体系结构总体设计 4
2.1.1工作原理 4
2.1.2系统结构设计 4
2.2机器人小车车体结构 5
2.3 核心控制器模块 5
2.3.1微控制器的选择 5
2.3.2最小系统 6
2.4电源模块 7
2.5路径识别模块 9
2.5.1线性CCD传感器 9
2.5.2路径信息采集 10
2.6电机驱动模块 11
2.7舵机驱动模块 12
2.8速度检测模块 12
2.9本章小结 13
第三章 软件系统设计 14
3.1路径识别 14
3.1.1 道路信息提取算法 14
3.1.2路况识别算法 14
3.1.3路径识别程序设计 14
3.2舵机控制 15
3.2.1舵机控制算法 15
3.2.2舵机控制程序设计 16
3.3速度控制 16
3.3.1速度控制算法 17
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
3.3.2速度控制程序设计 17
3.4 PID控制算法 18
3.5本章小结 19
第四章 系统调试与实验 20
4.1软件调试 20
4.1.1软件开发平台 20
4.1.2软件开发过程 20
4.2硬件调试 20
4.2.1线性CCD调试 20
4.2.2编码器调试 20
4.2.3速度控制调试 21
结束语 22
致 谢 23
参考文献 24
第一章 绪论
1.1研究背景及意义
美国国家航天航空局在2003年开展了名为火星探测漫游者(Mars Exploration Rover, MER)的火星探测计划，这项计划将勇气号和机遇号两辆火星探险车送往了火星，对火星进行了为期三个月的实地探测，其目的是寻找火星上水活动的迹象。最终，勇气号和机遇号完成了各项预定的指标，不仅拍摄了大量火星表面的高清照片，还在着陆区周围探测到了碳酸盐的存在，碳酸盐被认为只有在有水的环境下才能够形成，圆满的完成了火星探测漫游者计划。
勇气号和机遇号探险车在火星上实现了自主行驶，它们通过安装于自身的各类传感器来感知周围的环境，不仅能够避开行进过程中的障碍，还能够自主前往各个有可能获得指定数据的探测点。探险车所到之处，都是人类还无法涉足的险境，它们在一个对于我们来说是充满危险的星球上进行探测任务，让我们了解了火星的地形和演变过程，为我们将来可能移居火星打下了基础。
近几年，随着科学技术的提高，机器人领域正在迅猛发展。机器人一方面能够解放劳动力，降低劳动成本，有不知疲倦和精确工作的特点；另一方面能够突破人类自身限制进行危险的作业，有抗恶劣环境和的快速分析判断的能力。现在，机器人已经融入到了社会的一点一滴当中，在军用方面有无人机、太空探测器等，在民用方面有扫地机器人、娱乐机器人等，在工业方面有流水线操作机器人、货运机器人等，在医疗方面又有医院服务机器人等。
自动探险机器人小车作为机器人的一种，是具备了自主行驶、自动寻迹、高抗干扰能力的智能车。对于它们的研究，又集合了各大学科的知识，并且推动了各大学科的进步，在科学研究和实际运用当中都具有重大的意义。正如中国工程院院长宋健所说：“机器人学的进步和应用是20世纪自动控制最有说服力的成就，是当代最高意义上的自动化”。
1.2探险机器人小车的国内外研究现状
本节将介绍自动探险机器人小车在国内外的研究现状。
1.2.1国外研究现状
在国外，有关自动探险机器人的研究已经有了许多成果，这和他们的重视程度高和起步时间早是密不可分的。在欧美国家，还有日本，自动探险机器人技术都有很高的水准。1994年，美国卡内基梅隆大学研制了名为“但丁”2号的探险机器人，它的主要使命是自主探险火山口。“但丁”2号在经历万难后自主行进到了火山口底部，并且获取了许多科学数据，虽然它以被吊回而告终，但它却是外太空自动探险机器人小车的先驱。本世纪初，德国人工智能研究中心(DFKI)和不莱梅大学的科学家研制了一款太空机器人，能够像猿猴一样行走和攀爬，适合在月球崎岖的表面上进行探索。日本在探险机器人领域的研究也走在世界前列，1996年，东京大学生产技术研究所和三井造船公司联合研发了一台用柴油机驱动的深海探测机器人，当时世界上仅有20台左右的无线深海探测机器人，并且都使用了锌银蓄电池，使用寿命远远不及柴油机驱动的深海探测机器人。从这些案例当中，我们能够看出国外研制的自动探险机器人有着以下几个特点：
1、与生物学、神经学、化学等多类学科都有着密不可分的联系，换句话说，也就是具有创新性的融合了其他学科的知识；
目 录
ABSTRACT ii
第一章 绪论 1
1.1研究背景及意义 1
1.2探险机器人小车的国内外研究现状 1
1.2.1国外研究现状 1
1.2.2国内研究现状 2
1.3本文的研究目标 3
1.4本文的组织结构 3
第二章 硬件系统设计 4
2.1体系结构总体设计 4
2.1.1工作原理 4
2.1.2系统结构设计 4
2.2机器人小车车体结构 5
2.3 核心控制器模块 5
2.3.1微控制器的选择 5
2.3.2最小系统 6
2.4电源模块 7
2.5路径识别模块 9
2.5.1线性CCD传感器 9
2.5.2路径信息采集 10
2.6电机驱动模块 11
2.7舵机驱动模块 12
2.8速度检测模块 12
2.9本章小结 13
第三章 软件系统设计 14
3.1路径识别 14
3.1.1 道路信息提取算法 14
3.1.2路况识别算法 14
3.1.3路径识别程序设计 14
3.2舵机控制 15
3.2.1舵机控制算法 15
3.2.2舵机控制程序设计 16
3.3速度控制 16
3.3.1速度控制算法 17
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
3.3.2速度控制程序设计 17
3.4 PID控制算法 18
3.5本章小结 19
第四章 系统调试与实验 20
4.1软件调试 20
4.1.1软件开发平台 20
4.1.2软件开发过程 20
4.2硬件调试 20
4.2.1线性CCD调试 20
4.2.2编码器调试 20
4.2.3速度控制调试 21
结束语 22
致 谢 23
参考文献 24
第一章 绪论
1.1研究背景及意义
美国国家航天航空局在2003年开展了名为火星探测漫游者(Mars Exploration Rover, MER)的火星探测计划，这项计划将勇气号和机遇号两辆火星探险车送往了火星，对火星进行了为期三个月的实地探测，其目的是寻找火星上水活动的迹象。最终，勇气号和机遇号完成了各项预定的指标，不仅拍摄了大量火星表面的高清照片，还在着陆区周围探测到了碳酸盐的存在，碳酸盐被认为只有在有水的环境下才能够形成，圆满的完成了火星探测漫游者计划。
勇气号和机遇号探险车在火星上实现了自主行驶，它们通过安装于自身的各类传感器来感知周围的环境，不仅能够避开行进过程中的障碍，还能够自主前往各个有可能获得指定数据的探测点。探险车所到之处，都是人类还无法涉足的险境，它们在一个对于我们来说是充满危险的星球上进行探测任务，让我们了解了火星的地形和演变过程，为我们将来可能移居火星打下了基础。
近几年，随着科学技术的提高，机器人领域正在迅猛发展。机器人一方面能够解放劳动力，降低劳动成本，有不知疲倦和精确工作的特点；另一方面能够突破人类自身限制进行危险的作业，有抗恶劣环境和的快速分析判断的能力。现在，机器人已经融入到了社会的一点一滴当中，在军用方面有无人机、太空探测器等，在民用方面有扫地机器人、娱乐机器人等，在工业方面有流水线操作机器人、货运机器人等，在医疗方面又有医院服务机器人等。
自动探险机器人小车作为机器人的一种，是具备了自主行驶、自动寻迹、高抗干扰能力的智能车。对于它们的研究，又集合了各大学科的知识，并且推动了各大学科的进步，在科学研究和实际运用当中都具有重大的意义。正如中国工程院院长宋健所说：“机器人学的进步和应用是20世纪自动控制最有说服力的成就，是当代最高意义上的自动化”。
1.2探险机器人小车的国内外研究现状
本节将介绍自动探险机器人小车在国内外的研究现状。
1.2.1国外研究现状
在国外，有关自动探险机器人的研究已经有了许多成果，这和他们的重视程度高和起步时间早是密不可分的。在欧美国家，还有日本，自动探险机器人技术都有很高的水准。1994年，美国卡内基梅隆大学研制了名为“但丁”2号的探险机器人，它的主要使命是自主探险火山口。“但丁”2号在经历万难后自主行进到了火山口底部，并且获取了许多科学数据，虽然它以被吊回而告终，但它却是外太空自动探险机器人小车的先驱。本世纪初，德国人工智能研究中心(DFKI)和不莱梅大学的科学家研制了一款太空机器人，能够像猿猴一样行走和攀爬，适合在月球崎岖的表面上进行探索。日本在探险机器人领域的研究也走在世界前列，1996年，东京大学生产技术研究所和三井造船公司联合研发了一台用柴油机驱动的深海探测机器人，当时世界上仅有20台左右的无线深海探测机器人，并且都使用了锌银蓄电池，使用寿命远远不及柴油机驱动的深海探测机器人。从这些案例当中，我们能够看出国外研制的自动探险机器人有着以下几个特点：
1、与生物学、神经学、化学等多类学科都有着密不可分的联系，换句话说，也就是具有创新性的融合了其他学科的知识；
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