面向智能家居的机器人控制系统设计(附件)【字数：11141】
摘 要机器人技术涉及领域众多，包括电子、机械学、自动控制、传感器技术等，是一门多技术集合的领域。随着工业自动化在世界的飞速发展，移动机器人在生产生活中的地位逐渐提高。文章主要讲述了家庭机器人的设计过程 ，以及机械手的设计方案。以AT89C51 单片机作为本次设计核心，借助L298N电机控制芯片以完成对直流电机的控制，比如如何启停，如何改变方向，改变行驶速度。以应对移动机器人所需完成任务动作的要求。在如何选择合适的机器人设计中，采用了脉冲宽度调制技术对电机进行控制，为了达到期望值采用调节占空比大小来实现。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 智能家居机器人的发展现状 1
1.2 智能家居机器人的发展趋势 2
1.3 本课题研究的意义 3
第二章 智能机器人的理论知识和系统方案 4
2.1总体设计思路 4
2.2 红外通信原理 7
2.3 机械手分类 8
2.4本章小结 10
第三章 智能家居机器人硬件设计 11
3.1 STC89C51主控芯片电路 11
3.2 时钟晶振电路 13
3.3 复位电路 13
3.4 电源供电电路 14
3.5 蜂鸣器应用电路 15
3.6 数码管显示电路 15
3.7 电机驱动电路 16
3.8 红外遥控电路 17
3.9 循迹传感器电路 18
3.10 避障模块 18
3.11 本章小结 19
第四章 智能机器人软件功能设计 20
4.1系统软件设计思想 20
4.2红外遥控程序 20
4.3电机驱动 22
4.4机器人循迹 22
4.5 本章小结 23
结束语 24
致 谢 25
参考文献 26
附录A 27
第一章 绪论
1.1 智能家居机器人的发展现状
机器人大家都不陌生，我们首先来谈谈移动机器人。移动机器人是一个集环境感知、动态决策 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
与规划、行为控制与执行等多种功能于一体的综合系统。[12]机器人的应用不再局限于工业生产以及军事领域，它同时还广泛于民用领域，如除草、灌溉、导航、室内清洗和安全防范等等。
世界机器人发展现状
首先，世界掀开全面研究室外移动机器人的序幕的起源，可以追溯到上世纪80年代左右。当时的美国国防高级研究计划局(DARPA)专门立项,制定了一份长远规划。如著名的DARPA“战略计算机”计划，其中的Autonomous Land Vehicle计划(1983— 1990),也就是我们所说的自主地面车辆或地面自主车辆计划。美国国家航空航天局（简称：NASA）于1994年在斯珀火山口用自己资助研制的“丹蒂II”八足行走机器人完成了一定的演示。虽然它回归途中出了点意外，但它却完成了一定探险任务，对以后移动机器人完成此类任务有重要的参考价值。
不仅如此，他们于1997年在火星上使用机器人探险的全球报道也是赫赫有名，机器人Rocky7克服重重困难，终于不负众望在Lavic湖那充满岩溶流和干枯的湖床上进行了成功的实验。证明了长距离外星球探险的可行性以及人类对外太空的浓厚兴趣。对以后再次的外空探索实验打下了坚实的基础。
德国的工业实力也不容小视，该国研制的轮椅机器人更是在有大量流动乘客的乌尔姆市中心和拥挤的汉诺威工业商品博览会的展厅内，凭借该国先进的技术成功的通过36个小时之久的漫长考验。该轮椅机器人所表现出来的优异性能，在当时的移动机器人领域独领风骚，让我们由衷的佩服德国工艺。
我国机器人发展现状
当然，我国也在马不停蹄地研制自己的机器人，1995年由清华大学自主开发的移动式护理机器人，以其七个自由度的功能，给高位截瘫人员带来了福音，其功能是在患者无人帮助的情况下，满足患者一定的取药，倒水以及查看书籍的目的。
中国科学院沈阳自动化研究所的AGV（Automated Guided Vehicle，“自动导引运输车”）以及防爆机器人。
虽然我国这方面起步比较晚，服务机器人的研究工作在1990年才初步建立，但是丝毫不影响我国对其的热爱和追求。当初的市场远不如现在，要从2005年起才算有所起色。
家用服务机器人市场潜力巨大，增速相对其他类型机器人产业稍稍领先。预计未来我国机器人市场会持续保持上升趋势，规模和技术将提高到一个新的层次，紧追欧美国家。
12智能家居机器人发展趋势
要将移动机器人投入实际生活中,需要具备完成路程所需的动力系统，还要有能根据周围情况做出应变，精确的导航能力。
移动机器人的智能指标有三点
1）自主性：独立制定能适应周围环境，解决问题的能力。
2）适应性：具有一定的适应能力，能够识别和测量周围环境因素，并做出正确的、合理的判断的能力。
3）交互性：指机器人能与环境、自身各机器原件、人进行互动，能够完成信息的获取以及处理能力。
a机器人结构
根据机器人的运动方式可分为：轮式、履带式和步行式。
较好的路面则首先考虑轮式和履带式,而步行机器人则更适用于路面情况复杂的场合。当然，如果路面复杂多样,则可采用轮、腿、履带并用。本课题中的机器人由于是在家庭环境下工作，所以采用轮式。
轮式移动机器人具有控制简单、运动稳定和占用面积小等特点。
b机器人体系结构
机器人的多原件，多感应，多处理的能力决定了它是一个复杂的系统,不是简单的单元连接,系统的核心要求是将多部件有效的协调并互不干扰的执行各自能力。可以使用包容体系结构（subsumption architecture）实现 ，简单的说就是，一个行为建立在其他行为之上。当两个行为发生冲突时，一个中央仲裁器决定哪个行为应该优先。它的效果好于其部分之和。较高层行为包容较低层行为。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 智能家居机器人的发展现状 1
1.2 智能家居机器人的发展趋势 2
1.3 本课题研究的意义 3
第二章 智能机器人的理论知识和系统方案 4
2.1总体设计思路 4
2.2 红外通信原理 7
2.3 机械手分类 8
2.4本章小结 10
第三章 智能家居机器人硬件设计 11
3.1 STC89C51主控芯片电路 11
3.2 时钟晶振电路 13
3.3 复位电路 13
3.4 电源供电电路 14
3.5 蜂鸣器应用电路 15
3.6 数码管显示电路 15
3.7 电机驱动电路 16
3.8 红外遥控电路 17
3.9 循迹传感器电路 18
3.10 避障模块 18
3.11 本章小结 19
第四章 智能机器人软件功能设计 20
4.1系统软件设计思想 20
4.2红外遥控程序 20
4.3电机驱动 22
4.4机器人循迹 22
4.5 本章小结 23
结束语 24
致 谢 25
参考文献 26
附录A 27
第一章 绪论
1.1 智能家居机器人的发展现状
机器人大家都不陌生，我们首先来谈谈移动机器人。移动机器人是一个集环境感知、动态决策 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
与规划、行为控制与执行等多种功能于一体的综合系统。[12]机器人的应用不再局限于工业生产以及军事领域，它同时还广泛于民用领域，如除草、灌溉、导航、室内清洗和安全防范等等。
世界机器人发展现状
首先，世界掀开全面研究室外移动机器人的序幕的起源，可以追溯到上世纪80年代左右。当时的美国国防高级研究计划局(DARPA)专门立项,制定了一份长远规划。如著名的DARPA“战略计算机”计划，其中的Autonomous Land Vehicle计划(1983— 1990),也就是我们所说的自主地面车辆或地面自主车辆计划。美国国家航空航天局（简称：NASA）于1994年在斯珀火山口用自己资助研制的“丹蒂II”八足行走机器人完成了一定的演示。虽然它回归途中出了点意外，但它却完成了一定探险任务，对以后移动机器人完成此类任务有重要的参考价值。
不仅如此，他们于1997年在火星上使用机器人探险的全球报道也是赫赫有名，机器人Rocky7克服重重困难，终于不负众望在Lavic湖那充满岩溶流和干枯的湖床上进行了成功的实验。证明了长距离外星球探险的可行性以及人类对外太空的浓厚兴趣。对以后再次的外空探索实验打下了坚实的基础。
德国的工业实力也不容小视，该国研制的轮椅机器人更是在有大量流动乘客的乌尔姆市中心和拥挤的汉诺威工业商品博览会的展厅内，凭借该国先进的技术成功的通过36个小时之久的漫长考验。该轮椅机器人所表现出来的优异性能，在当时的移动机器人领域独领风骚，让我们由衷的佩服德国工艺。
我国机器人发展现状
当然，我国也在马不停蹄地研制自己的机器人，1995年由清华大学自主开发的移动式护理机器人，以其七个自由度的功能，给高位截瘫人员带来了福音，其功能是在患者无人帮助的情况下，满足患者一定的取药，倒水以及查看书籍的目的。
中国科学院沈阳自动化研究所的AGV（Automated Guided Vehicle，“自动导引运输车”）以及防爆机器人。
虽然我国这方面起步比较晚，服务机器人的研究工作在1990年才初步建立，但是丝毫不影响我国对其的热爱和追求。当初的市场远不如现在，要从2005年起才算有所起色。
家用服务机器人市场潜力巨大，增速相对其他类型机器人产业稍稍领先。预计未来我国机器人市场会持续保持上升趋势，规模和技术将提高到一个新的层次，紧追欧美国家。
12智能家居机器人发展趋势
要将移动机器人投入实际生活中,需要具备完成路程所需的动力系统，还要有能根据周围情况做出应变，精确的导航能力。
移动机器人的智能指标有三点
1）自主性：独立制定能适应周围环境，解决问题的能力。
2）适应性：具有一定的适应能力，能够识别和测量周围环境因素，并做出正确的、合理的判断的能力。
3）交互性：指机器人能与环境、自身各机器原件、人进行互动，能够完成信息的获取以及处理能力。
a机器人结构
根据机器人的运动方式可分为：轮式、履带式和步行式。
较好的路面则首先考虑轮式和履带式,而步行机器人则更适用于路面情况复杂的场合。当然，如果路面复杂多样,则可采用轮、腿、履带并用。本课题中的机器人由于是在家庭环境下工作，所以采用轮式。
轮式移动机器人具有控制简单、运动稳定和占用面积小等特点。
b机器人体系结构
机器人的多原件，多感应，多处理的能力决定了它是一个复杂的系统,不是简单的单元连接,系统的核心要求是将多部件有效的协调并互不干扰的执行各自能力。可以使用包容体系结构（subsumption architecture）实现 ，简单的说就是，一个行为建立在其他行为之上。当两个行为发生冲突时，一个中央仲裁器决定哪个行为应该优先。它的效果好于其部分之和。较高层行为包容较低层行为。
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