摘要:智能作為現代社會的新產物，是以后的發展方向，它可以大大減少人們在生活中的勞動強度，他可以按照預先設定的模式在一個特定的環境里自動的運作，無需人為管理，便可以完成預期所要達到的或是更高的目標。智能家庭清掃機器人結合了傳感器、移動機器人技術等多個領域的關鍵技術,實現室內環境(地面)的半自動或全自動清潔,替代了傳統的人工清潔工作,具有十分廣闊的市場前景。 本文首先綜述了家庭清掃機器人的國內外研究現狀,在綜合比較了國內外多種典型產品的基礎上,提出適合中低端用戶使用的家庭清掃機器人整體設計方案。 智能家庭清掃機器人系統由清掃機器人和充電站組成。清掃機器人是實現智能清掃的主體部分,本文介紹了清掃機器人的組成部分,并完成了硬件電路的實現。考慮到存儲、接口資源及可靠性能等,主控器選擇了STC89C52RC單片機,所構成的單片機應用系統功能強、性價比高,完全滿足控制功能的要求。然后,詳細說明了紅外傳感器,塵倉檢測,碰撞檢測,浮動開關,里程計,貼邊行走檢測、鍵盤、液晶顯示以及吸塵電機、毛刷電機、主動輪驅動電機等控制原理。 在軟件設計方面,通過分析底層與路徑規劃算法的銜接,實現了機器人直行PID校正算法、里程計返回值的坐標變換及計算等算法,為路徑覆蓋算法提供依據。并實現了主控程序及時鐘設定、鍵盤中斷服務、紅外、碰撞傳感器檢測等子程序。 最后,將機器人的全部功能整合進行聯合調試。完成PID直線校正和里程計誤差修正后,加入路徑覆蓋算法進行房間內的全區域覆蓋和地圖創建的調試。

實驗結果表明,該系統性能穩定、可靠,覆蓋率高,可隨時參與人為控制,安全性高,達到了智能家庭清掃機器人的設計要求。

關鍵詞：清掃機器人 智能控制 覆蓋算法 單片機系統 紅外感應

目 錄

摘 要

ABSTRACT

1.緒論-1

1.1 機器人的定義和發展史-1

1.2清潔機器人的發展現狀-2

1.2.1清潔機器人優點-2

1.2.2清潔機器人的發展現狀-3

1.3清潔機器人的使用場所以及所能完成的主要功能和意義-5

2 總體設計-6

2.1各模塊的分析與選擇-6

2.1.1主控單元方案比較與選擇-6

2.1.2 驅動單元方案比較與選擇-6

2.1.3 避障單元方案比較與選擇-7

2.1.4 轉向單元方案比較與選擇-7

2.1.5檢測放大器的比較與選擇-7

2.1.6系統結構圖-8

2.1.7總體設計結構圖-9

3.硬件設計-9

3.1 單片機控制模塊-9

3.1.1單片機的選擇-9

3.1.2時鐘電路及復位電路-10

3.2驅動模塊-12

3.2.1 L298N芯片介紹-12

3.2.2電機驅動模塊的構建-16

3.2.3小車轉向控制模塊-16

3.3 紅外線模塊-16

3.3.1 紅外線傳感器簡介-16

3.3.2 紅外線模塊使用說明-17

3.3.3紅外線測距-18

3.4總體控制單元電路板結構-18

4.軟件設計-18

4.1系統軟件設計說明-18

4.2避障假設-19

4.3程序框圖-20

4.4序源程序-21

5.總結與展望-28

參考文獻-29

致  謝-30