機(jī)械機(jī)器人模擬仿真畢業(yè)設(shè)計

1、<p><b>　　表表17</b></p><p>　　本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計題目：機(jī)器人控制系統(tǒng)的設(shè)計</p><p>　　學(xué)生姓名：a </p><p>　　學(xué) 號：a </p><p>　　系

2、 別：a </p><p>　　專業(yè)班級： </p><p>　　指導(dǎo)教師姓名及職稱： </p><p>　　起止時間:2012年3月— 2012年6月</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　

3、　機(jī)器人的應(yīng)用越來越廣泛，幾乎滲透到各行各業(yè)。如何能讓機(jī)器人更好地為我們服務(wù)，是當(dāng)前科學(xué)研究的一個重要課題。</p><p>　　本文所用機(jī)器人是學(xué)校實驗室中的6腳柱狀鐵甲蟲機(jī)器人，對基于單片機(jī)的機(jī)器人控制系統(tǒng)的設(shè)計，綜合運用51單片機(jī)，電子電路等知識進(jìn)行智能移動機(jī)器人的控制系統(tǒng)設(shè)計以及研究。實際操作調(diào)試運動，不僅注重理論知識的探討，更注重于對理論知識在實際中的應(yīng)用。</p><p>　　

4、文章中詳細(xì)介紹機(jī)器人的硬件機(jī)構(gòu)以及軟件的設(shè)計。控制系統(tǒng)的主要內(nèi)容是利用傳感器使機(jī)器人步行、步伐調(diào)整、智能避障，以及利用按鈕開關(guān)對機(jī)器人進(jìn)行控制移動等。</p><p>　　通過軟件程序?qū)C(jī)器人的控制，機(jī)器人能按預(yù)期的設(shè)想行走，但由于機(jī)器人質(zhì)量較重，電機(jī)轉(zhuǎn)動速度不是很快，所以行走速度比較慢，而且動作不是很流暢。</p><p>　　關(guān)鍵詞：機(jī)器人、控制系統(tǒng)、單片機(jī)、傳感器、智能避障</

5、p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Robots are used more and more widely, almost penetrated into all walks of life. How to enable the robot to serve us better, is currently an important to

6、pic in scientific research </p><p>　　The robot used in the study is HexRod HD Hexapod Robot which was generally used in school laboratory, and the study is based on SCM robot control system design, which com

7、prehensively applied the theories such as the 51 SCM and electronic circuit to design and study the control system of the intelligent mobile robot. The practical operation of trial run not only emphasizes the discussion

8、of theoretical knowledge, but also focuses more on the application of theory.</p><p>　　The article introduces the robot’s mechanism of hardware and design of software in detail. The main function of the cont

9、rol system is using sensor to make robot walked, adjusted the working pace and intelligent barrier; using the switch to control the movement of robot.</p><p>　　Through the software procedure to the robot, ro

10、bot can be expected to walk, because the robot with heavier weight, motor rotation speed is not fast, so walking speed is relatively slow, and the action is not very smooth.</p><p>　　Keyword: Control system,

11、 Robot, SCM, Sensor, Intelligence obstacle avoidance目 錄</p><p>　　1、智能移動機(jī)器人的發(fā)展1</p><p>　　1.1 智能移動機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀1</p><p>　　1.2智能移動機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)5</p><p>　　2、六腳柱狀鐵甲蟲機(jī)器人8</p&g

12、t;<p>　　2.1 六腳柱狀鐵甲蟲機(jī)器人簡介8</p><p>　　2.2 六腳柱狀鐵甲蟲機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計及分析9</p><p>　　3、程序的編寫燒錄以及機(jī)器人調(diào)試運行20</p><p>　　3.1 程序的編寫與燒錄20</p><p>　　3.2 機(jī)器人調(diào)試運行25</p><p>

13、;　　4、機(jī)器人三維建模及其運動仿真27</p><p>　　4.1 機(jī)器人三維建模27</p><p>　　4.2 運動仿真27</p><p>　　5、總結(jié)與展望30</p><p><b>　　5.1 總結(jié)30</b></p><p><b>　　5.2 展望30<

14、;/b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)34</b></p><p><b>　　圖標(biāo)說明33</b></p><p><b>　　致謝34</b></p><p>　　附錄一：機(jī)器人控制系統(tǒng)程序35</p><p>　　附錄二：頭文

15、件soft_rs232.h43</p><p>　　機(jī)器人控制系統(tǒng)的設(shè)計</p><p><b>　　吳永華</b></p><p>　　1、智能移動機(jī)器人的發(fā)展</p><p>　　1.1 智能移動機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　機(jī)器人的應(yīng)用越來越廣泛 ,幾乎滲透到所有領(lǐng)域。智能移動機(jī)器

16、人是機(jī)器人學(xué)中的一個重要分支。早在 60年代 ,就已經(jīng)開始了關(guān)于智能移動機(jī)器人的研究。關(guān)于智能移動機(jī)器人的研究涉及許多方面 ,首先 ,要考慮移動方式 ,可以是輪式的、履帶式、腿式的 ,對于水下機(jī)器人 ,則是推進(jìn)器。其次 ,必須考慮驅(qū)動器的控制 ,以使機(jī)器人達(dá)到期望的行為。第三 ,必須考慮導(dǎo)航或路徑規(guī)劃 ,對于后者 ,有更多的方面要考慮 ,如傳感融合 ,特征提取 ,避碰及環(huán)境映射。因此 ,智能移動機(jī)器人是一個集環(huán)境感知、動態(tài)決策與規(guī)劃、行

17、為控制與執(zhí)行等多種功能于一體的綜合系統(tǒng)。對智能移動機(jī)器人的研究 ,提出了許多新的或挑戰(zhàn)性的理論與工程技術(shù)課題 ,引起越來越多的專家學(xué)者和工程技術(shù)人員的興趣 ,更由于它在軍事偵察、掃雷排險、防核化污染等危險與惡劣環(huán)境以及民用中的物料搬運上具有廣闊的應(yīng)用前景 ,使得對它的研究在世界各國受到普遍關(guān)注。</p><p>　　自1961年美國Unimation公司研制出世界上第一臺往復(fù)式工業(yè)機(jī)器人以來,機(jī)器人的發(fā)展經(jīng)歷了三

18、個階段:第一代示教/再現(xiàn)(Teaching/Playback)機(jī)器人,第二代傳感控制(Sensorycontrolled)機(jī)器人,第三代智能(Inteligent)機(jī)器人。機(jī)器人以其具有靈活性、提高生產(chǎn)率、改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量、改善勞動條件等優(yōu)點而得到廣泛應(yīng)用。但是,目前絕大多數(shù)機(jī)器人的靈活性,只是就其能夠"反復(fù)編程"而言,工作環(huán)境相對來說是固定的,所以一般人們稱之為操作手(Manipulator)。近年來,智能移動機(jī)器人特

19、別是自主式智能移動機(jī)器人成為機(jī)器人研究領(lǐng)域的中心之一。</p><p>　　智能移動機(jī)器人的研究現(xiàn)狀： 1.體系結(jié)構(gòu)自主式智能移動機(jī)器人的復(fù)雜性以及當(dāng)前計算技術(shù)的局限性等決定了體系結(jié)構(gòu)是影響機(jī)器人性能的主要因素。自主式智能移動機(jī)器人的智能體現(xiàn)為具有感知(Sensing)、決策(Decision-making)和行為(Acting)等基本功能。根據(jù)實現(xiàn)這些基本功能的過程的不同,常見的體系結(jié)構(gòu)有三類:分層遞階結(jié)構(gòu)(H

20、ierarchical architechure)、行為系統(tǒng)(Behavior system)和黑板系統(tǒng)(Blackboard system)。 2.信息感知信息感知來源于傳感器。對傳感器來說,最主要的兩個品質(zhì)是可靠性和帶寬(實時性)。目前自主式智能移動機(jī)器人普遍使用的傳感器有:聲納、紅外、激光掃描、攝像機(jī)和陀螺等。每種傳感器各有利弊,于是人們自然想到了"取長補(bǔ)短",也即多傳感器集成和融合(Multisensor i

21、ntegration and Fusion),其優(yōu)點在于提供了信息冗余、互補(bǔ)和適時(Timeliness),從而提高了信息的可靠性。 3.智能移動機(jī)器人控制 (1)建模根據(jù)所受約束的不同,可以將控制系統(tǒng)分為完整(Holonomic)系統(tǒng)和非</p><p>　　近幾年來，由美國NASA資助研制的“丹蒂II”八足行走機(jī)器人，是一個能提供對高移動性機(jī)器人運動的了解和遠(yuǎn)程機(jī)器人探險的行走機(jī)器人，為實現(xiàn)在充滿碎片的月球或

22、其它星球的表面進(jìn)行探索而提供一種機(jī)器人解決方案。之后，美國NASA 研制的火星探測機(jī)器人索杰那于1997年登上火星，這一事件引起了全世界的轟動。為了在火星上進(jìn)行長距離探險，美國第四個火星探測器“好奇號”于2011年11月26日在佛羅里達(dá)州的卡納維拉爾角空軍基地發(fā)射。該火星探測器將負(fù)責(zé)探索評估火星生命的狀況</p><p>　　圖1.1 火星探測機(jī)器人“好奇號”</p><p>　　2009

23、年12月，海洋學(xué)家利用水下機(jī)器人“杰森”（Jason）探測到了深海處的一次火山噴發(fā)現(xiàn)象。</p><p>　　圖1.2深水?dāng)z影機(jī)“杰森”</p><p>　　“ASIMO”是本田公司開發(fā)的雙腳步行機(jī)器人，于2000年11月首次在橫濱國際和平會議中心舉行的機(jī)器人展示會上亮相。2004年12月，本田公司曾改進(jìn)過“ASIMO”的性能，增加了它的關(guān)節(jié)和馬達(dá)，使其可以以每小時3公里的速度小跑，而且將

24、其身高也由最初的1．1米提高到1．3米，體型猶如一個8歲小男孩。</p><p>　　圖1.3 日本雙腳步行機(jī)器人“阿西莫”</p><p>　　在一次展覽會上，一名美軍陸軍軍官在展示綽號“劍”的履帶式行走機(jī)器人。</p><p>　　圖1.4 美國綽號“劍”的履帶式行走機(jī)器人</p><p>　　以上幾個典型的智能移動機(jī)器人應(yīng)用于各大領(lǐng)域的

25、例子，另外在我國，國防科技大學(xué)研制的全自主無人駕駛汽車，突出特點為實時并行程序結(jié)構(gòu)、實時局部路徑規(guī)劃以及汽車駕駛智能控制等方面。該車能夠在無人干預(yù)的情況下，自主地完成點火、起步、換檔、停車等操作，在行進(jìn)過程中，還能根據(jù)道路情況自動增減油門和進(jìn)行加減檔，使汽車安全平穩(wěn)地行駛。在高速公路環(huán)境下，最高時速達(dá)75.6公里。中國科學(xué)院自動化所自行設(shè)計、制造的全方位移動式機(jī)器人視覺導(dǎo)航系統(tǒng)CASIA。上海交通大學(xué)研制的基于全景視覺的足球機(jī)器人，臺灣

26、交通大學(xué)的家庭服務(wù)機(jī)器人。哈爾濱工業(yè)大學(xué)成功研制的導(dǎo)游機(jī)器人、香港城市大學(xué)智能設(shè)計、自動化及制造研究中心的自動導(dǎo)航車和服務(wù)機(jī)器人等，都推進(jìn)了國內(nèi)智能移動機(jī)器人的發(fā)展進(jìn)程。</p><p>　　1.2智能移動機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)</p><p>　　1.2.1 機(jī)器人控制器技術(shù)</p><p>　　機(jī)器人控制器被稱為機(jī)器人的大腦，它可以有很多叫法，可以叫做：可編程控制器、

27、微控制器，微處理器，處理器或者計算器等，不過這都不要緊，通常微處理器是指一塊芯片，而其它的是一整套控制器，包括微處理器和一些別的元件。任何一個機(jī)器人大腦就必須要有這塊芯片，不然就稱不上機(jī)器人了。在選擇微控制器的時候，主要要考慮：處理器的速度，要實現(xiàn)的功能ROM和RAM的大小，I/O端口類型和數(shù)量，編程語言以及功耗等。</p><p>　　其主要類型有：單片機(jī)、PLC、工控機(jī)、PC機(jī)等。</p>&l

28、t;p>　　單有這些硬件是不夠的，機(jī)器人的大腦還無法運行。只有在程序的控制下，它才能按我們的要求去工作?？梢哉f程序就是機(jī)器人的靈魂了。而程序是由編程語言所編寫的。</p><p>　　編程語言是一個控制器能夠接受的語言類型，一般有C語言，匯編語言或者basic語言等，這些通常能被高級一點的控制器直接執(zhí)行，因為在高級控制器里面內(nèi)置了編譯器能夠直接把一些高級語言翻譯成機(jī)器碼。微處理器將執(zhí)行這些機(jī)器碼，并對機(jī)器人

29、進(jìn)行控制。</p><p>　　1.2.2 機(jī)器人傳感器技術(shù)</p><p>　　機(jī)器人是由計算機(jī)控制的復(fù)雜機(jī)器，它具有類似人的肢體及感官功能；動作程序靈活；有一定程度的智能；在工作時可以不依賴人的操縱。機(jī)器人傳感器在機(jī)器人的控制中起了非常重要的作用，正因為有了傳感器，機(jī)器人才具備了類似人類的知覺功能和反應(yīng)能力。其主要有：光電傳感器、紅外傳感器、力傳感器、超聲波傳感器、位置傳感器和姿態(tài)傳感

30、器等等。下面我將就幾種常用傳感器進(jìn)行介紹：</p><p>　　1、光電傳感器：采用光電元件作為檢測元件的傳感器。它首先把被測量的變化轉(zhuǎn)換成光信號的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。光電傳感器一般由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成。</p><p>　　2、紅外傳感器：紅外傳感器是用來測量距離和感知周圍情況的。因為發(fā)射出去的紅外信號在一定距離內(nèi)遇到物體就會反射回來。通過發(fā)

31、送紅外線信號，并接收反射回來的信號，機(jī)器人就可以感知前方或身體周圍的情況，做出相應(yīng)的調(diào)整（如：倒退或繞行等）。</p><p>　　3、力傳感器：能感受外力并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的傳感器，比如機(jī)械手的應(yīng)用，當(dāng)你放一個東西到機(jī)械手的時候，機(jī)械手自動抓住它，它就需要力傳感器檢測東西抓的緊不緊。典型的力傳感器是微動開關(guān)和壓敏傳感器。</p><p>　　4、超聲波傳感器：利用超聲波檢測技術(shù)，將感受

32、的被測量轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的傳感器。超聲波是一種振動頻率高于聲波的機(jī)械波，由換能晶片在電壓的激勵下發(fā)生振動產(chǎn)生的，它具有頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點。</p><p>　　5、位置傳感器：能感受被測物的位置并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的傳感器。位置傳感器可分為兩種，直線位移傳感器和角位移傳感器。其中直線位移傳感器常用的有直線位移定位器等，具有工作原理簡單、測量精度高、可靠性強(qiáng)的

33、特點；角位移傳感器則可選旋轉(zhuǎn)式電位器，具有可靠性高、成本低的優(yōu)點。角位移器還可使用光電編碼器，有增量式與絕對式兩種形式。其中增量式碼盤在機(jī)器人控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　6、姿態(tài)傳感器：能感受物體姿態(tài)(軸線對重力坐標(biāo)系的空間位置)并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的傳感器。姿態(tài)傳感器（E.T-ahrs）是基于MEMS技術(shù)的高性能三維運動姿態(tài)測量系統(tǒng)。它包含三軸陀螺儀、三軸加速度計（即IMU），三軸電子羅盤

34、等輔助運動傳感器，通過內(nèi)嵌的低功耗ARM處理器輸出校準(zhǔn)過的角速度，加速度，磁數(shù)據(jù)等，通過基于四元數(shù)的傳感器數(shù)據(jù)算法進(jìn)行運動姿態(tài)測量，實時輸出以四元數(shù)、歐拉角等表示的零漂移三維姿態(tài)數(shù)據(jù)。姿態(tài)傳感器 （E.T-ahrs）可廣泛應(yīng)用于航模無人機(jī)，機(jī)器人，天線云臺，聚光太陽能，地面及水下設(shè)備，虛擬現(xiàn)實，人體運動分析等需要低成本、高動態(tài)三維姿態(tài)測量的產(chǎn)品設(shè)備中。</p><p>　　傳感器的種類繁多，安裝在機(jī)器人上使機(jī)器人

35、實現(xiàn)各種功能。</p><p>　　圖1.5 傳感器在機(jī)器人身上的分布</p><p>　　2、六腳柱狀鐵甲蟲機(jī)器人</p><p>　　2.1 六腳柱狀鐵甲蟲機(jī)器人簡介</p><p>　　圖2.1 6腳柱狀鐵甲蟲機(jī)器人</p><p>　　材質(zhì)： 采用國家標(biāo)準(zhǔn)鋁材。表面特別處理，防腐蝕防刮痕。尺寸（長X寬）： 4

36、1厘米X35.38厘米 腿到腿距離 高度：站立高度17.38厘米</p><p>　　腿運動方式：標(biāo)準(zhǔn)配置為2自由度（垂直及水平）負(fù)荷能力：3.4千克自重：1.56千克（帶電機(jī)）</p><p>　　六腳柱狀鐵甲蟲機(jī)器人系統(tǒng)由一塊C51+AVR控制板、一塊PSCU(電機(jī)控制板)、12個直流伺服馬達(dá)、電源、連接電路以及鋁制機(jī)身組成。</p><p>　　2.2

37、六腳柱狀鐵甲蟲機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計及分析</p><p>　　2.2.1 機(jī)器人控制系統(tǒng)硬件分析</p><p>　　2.2.1.1 AT89S52單片機(jī)</p><p>　　AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片

38、上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。</p><p><b>　　1、主要性能</b></p><p>　　a.與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容；</p><p>　　b.8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器

39、；</p><p>　　c.1000次擦寫周期；</p><p>　　d.全靜態(tài)操作：0Hz-33MHz；</p><p>　　e.三級加密程序存儲器；</p><p>　　f.32個可編程I/O口線；</p><p>　　g.三個16位定時器/計數(shù)器；</p><p><b>　　h

40、.八個中斷源；</b></p><p>　　i.全雙工UART串行通道；</p><p>　　j.低功耗空閑和掉電模式；</p><p>　　k.掉電后中斷可喚醒；</p><p><b>　　l.看門狗定時器；</b></p><p><b>　　m.雙數(shù)據(jù)指針；</

41、b></p><p><b>　　n.掉電標(biāo)識符。</b></p><p><b>　　2、引腳說明</b></p><p>　　AT89S52 是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。使用Atmel 公司高密度非易失性存

42、儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完 全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于 常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng) 可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提 供高靈活、超有效的解決方案。 AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM， 32&

43、#160;位I/O 口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個16 位 定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口， 片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外，AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏 輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工 作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，

44、振蕩器被凍結(jié)， 單片機(jī)一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。</p><p>　　P0 口：P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個TTL邏 輯電平。對P0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。 當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下， P0不具有內(nèi)部上拉電阻。 在flash編程時，P

45、0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗 時，需要外部上拉電阻。</p><p>　　P1 口：P1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個 TTL 邏輯電平。對P1 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時

46、，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。</p><p>　　此外，P1.0和P1.1分別作定時器/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入（P1.0/T2）和定時器/計數(shù)器2 的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX）。 在flash編程和校驗時，P1口接收低8位地址字節(jié)。</p><p><b>　　引腳號第二功能：</b></p>&l

47、t;p>　　P1.0 T2（定時器/計數(shù)器T2的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出</p><p>　　P1.1 T2EX（定時器/計數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制）</p><p>　　P1.5 MOSI（在系統(tǒng)編程用）</p><p>　　P1.6 MISO（在系統(tǒng)編程用）</p><p>　　

48、P1.7 SCK（在系統(tǒng)編程用）</p><p>　　P2 口：P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個 TTL 邏輯電平。對P2 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（I

49、IL）。 在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX @DPTR） 時，P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用 8位地址（如MOVX @RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。 在flash編程和校驗時，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。</p><

50、;p>　　P3 口：P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p3 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個 TTL 邏輯電平。對P3 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。 P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用，

51、如下表所示。 在flash編程和校驗時，P3口也接收一些控制信號。</p><p>　　端口引腳 第二功能：</p><p>　　P3.0 RXD(串行輸入口)</p><p>　　P3.1 TXD(串行輸出口)</p><p>　　P3.2 INTO(外中斷0)</p><

52、;p>　　P3.3 INT1(外中斷1)</p><p>　　P3.4 TO(定時/計數(shù)器0)</p><p>　　P3.5 T1(定時/計數(shù)器1)</p><p>　　P3.6 WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)</p><p>　　P3.7 RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通)</p>

53、<p>　　此外，P3口還接收一些用于FLASH閃存編程和程序校驗的控制信號。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。</p><p>　　ALE/PROG：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意

54、的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖。對FLASH存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令才能將ALE激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置ALE禁止位無效。</p><p>　　PSEN：程序儲存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器

55、的讀選通信號，當(dāng)AT89S52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次PSEN信號。EA/VPP：外部訪問允許，欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為0000H-FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器的指令。FLASH存儲器編

56、程時，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。</p><p>　　XTAL1：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。</p><p>　　XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。</p><p>　　圖2.2 AT89S52引腳圖</p><p>　　單片機(jī)上還有特殊功能寄存器、存儲器、定時

57、器、計數(shù)器等。</p><p>　　2.2.1.2 PSCU電機(jī)控制板</p><p>　　一塊PSCU電機(jī)控制板可以控制16都舵機(jī)同時工作，本文中設(shè)計只用到了12個通道，控制12個舵機(jī)。其工作原理：通過與單片機(jī)的P10口相連，從P10處獲取信號（舵機(jī)channel和脈沖寬度以字節(jié)的方式發(fā)送到PSCU舵機(jī)控制板），PSCU控制相對應(yīng)的舵機(jī)轉(zhuǎn)過相對的角度。</p><p&

58、gt;　　圖2.3 PSCU-主控制板供電電路連接圖</p><p>　　2.2.1.3 微型直流伺服電機(jī)（舵機(jī)）</p><p>　　1、微型伺服馬達(dá)內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　一個微型伺服馬達(dá)內(nèi)部包括了一個小型直流馬達(dá)；一組變速齒輪組；一個反饋可調(diào)電位器；及一塊電子控制板。其中，高速轉(zhuǎn)動的直流馬達(dá)提供了原始動力，帶動變速（減速）齒輪組，使之產(chǎn)生高扭力的輸出，齒

59、輪組的變速比愈大，伺服馬達(dá)的輸出扭力也愈大，也就是說越能承受更大的重量，但轉(zhuǎn)動的速度也愈低。</p><p>　　圖2.4 微型伺服馬達(dá)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　2、微行伺服馬達(dá)的工作原理</p><p>　　一個微型伺服馬達(dá)是一個典型閉環(huán)反饋系統(tǒng)，其原理可由下圖表示：</p><p>　　圖2.5 微型伺服馬達(dá)工作原理圖</p&

60、gt;<p>　　減速齒輪組由馬達(dá)驅(qū)動，其終端（輸出端）帶動一個線性的比例電位器作位置檢測，該電位器把轉(zhuǎn)角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為一比例電壓反饋給控制線路板，控制線路板將其與輸入的控制脈沖信號比較，產(chǎn)生糾正脈沖，并驅(qū)動馬達(dá)正向或反向地轉(zhuǎn)動，使齒輪組的輸出位置與期望值相符，令糾正脈沖趨于為0，從而達(dá)到使伺服馬達(dá)精確定位的目的。</p><p><b>　　3、伺服馬達(dá)的控制</b></p

61、><p>　　脈沖寬度調(diào)制(PWM)，是英文“Pulse Width Modulation”的縮寫，簡稱脈寬調(diào)制，是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。伺服馬達(dá)的控制就是應(yīng)用PWM實現(xiàn)的。</p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)的微型伺服馬達(dá)有三條控制線，分別為：電源、地及控制。電源線與地線用于提供內(nèi)部的直流馬達(dá)及控制線路所需的

62、能源，電壓通常介于4V—6V之間，該電源應(yīng)盡可能與處理系統(tǒng)的電源隔離（因為伺服馬達(dá)會產(chǎn)生噪音）。甚至小伺服馬達(dá)在重負(fù)載時也會拉低放大器的電壓，所以整個系統(tǒng)的電源供應(yīng)的比例必須合理。</p><p>　　輸入不同的脈沖數(shù)，伺服馬達(dá)轉(zhuǎn)過的角度就不同，本文設(shè)計中所用伺服馬達(dá)為Hitec HS－422舵機(jī)，脈沖值為300到1200，轉(zhuǎn)角位置為-90°到90°。如下表：</p><p

63、>　　圖2.6 脈沖數(shù)與轉(zhuǎn)角關(guān)系</p><p>　　2.2.1.4 控制系統(tǒng)電路</p><p>　　圖2.7 控制電路原理圖</p><p>　　2.2.2 機(jī)器人控制系統(tǒng)軟件部分設(shè)計</p><p>　　2.2.2.1 基本動作設(shè)計</p><p>　　通過控制6只腳上12個伺服馬達(dá)協(xié)調(diào)動作，使機(jī)器人做如前

64、行、后行、轉(zhuǎn)彎等基本動作。</p><p>　　圖2.8 PSC控制伺服馬達(dá)的分布</p><p>　　圖2.9 機(jī)器人步伐調(diào)整流程圖</p><p>　　圖2.10 機(jī)器人基本移動動作流程圖</p><p>　　2.2.2.2 基本功能的設(shè)計</p><p>　　通過傳感器以及按鈕開關(guān)，組合基本動作，進(jìn)行機(jī)器人控制移

65、動以及智能避障。</p><p>　　單片機(jī)和舵機(jī)通電，主函數(shù)運行，機(jī)器人立正居中復(fù)位調(diào)整，通過單刀雙擲開關(guān)選擇傳感函數(shù)或控制行走函數(shù)。當(dāng)開關(guān)擲傳感函數(shù)時，機(jī)器人通過紅外傳感器發(fā)射接收裝置自動避障行走；當(dāng)開關(guān)擲控制行走函數(shù)時，機(jī)器人原地踏步調(diào)整等待按鈕開關(guān)信號，可以分別控制其向前后左右行走。</p><p>　　圖2.11 主函數(shù)流程圖</p><p>　　圖2.1

66、2 控制移動函數(shù)流程</p><p>　　圖2.13 傳感器函數(shù)流程圖</p><p>　　3、程序的編寫燒錄以及機(jī)器人調(diào)試運行</p><p>　　3.1 程序的編寫與燒錄</p><p>　　使用Keil uVision2軟件編寫程序，編寫語言為C語言。</p><p>　　3.1.1 頭文件soft_rs232.

67、h</p><p>　　在C語言家族程序中，頭文件被大量使用。一般而言，每個C++/C程序通常由頭文件(header files)和定義文件(definition files)組成。頭文件作為一種包含功能函數(shù)、數(shù)據(jù)接口聲明的載體文件，用于保存程序的聲明(declaration)，而定義文件用于保存程序的實現(xiàn) (implementation)。而且 .c就是你寫的程序文件。</p><p>

68、　　頭文件soft_rs232.h中包含多個功能函數(shù)，定義串口收、發(fā)送管腳以及選擇晶振頻率和波特率等。</p><p>　　串口初始化函數(shù)soft_rs232_init ()；</p><p>　　監(jiān)測起始位函數(shù)soft_receive_init()；</p><p>　　允許接受函數(shù)oft_receive_enable()；</p><p>

69、;　　允許發(fā)送函數(shù)soft_send_enable ()；</p><p>　　中斷函數(shù)soft_rs232_interrupt()；</p><p>　　發(fā)送一個字節(jié)函數(shù)rs_send_byte(INT8U SendByte)。</p><p>　　在編寫機(jī)器人所用的程序時，所使用的頭文件都是soft_rs232.h，主要內(nèi)容是使用一個定時器和 2 個 I/O 口

70、模擬一個串行口，包含發(fā)送接收函數(shù)以及中斷函數(shù)。發(fā)送時，要先調(diào)用 soft_send_enable (), 它為發(fā)送做初始化的工作，以后就可以調(diào)用 rs_send_byte () 啟動發(fā)送一個字節(jié)的過程。發(fā)送口平時為高電平，rs_send_byte ()函數(shù)使發(fā)送口變?yōu)榈碗娖介_始發(fā)送起始位; 同時設(shè)置和啟動定時器，為發(fā)送數(shù)據(jù)位在預(yù)定的時刻產(chǎn)生定時器中斷。發(fā)送數(shù)據(jù)位和停止位都在定時器的中斷服務(wù)程序中進(jìn)行。中斷服務(wù)程序中處理 4 種情況：發(fā)送

71、數(shù)據(jù)位、發(fā)送停止位、發(fā)送完畢、處理錯誤。其詳細(xì)內(nèi)容請看附錄二。</p><p>　　3.1.2 主函數(shù)main()</p><p>　　主函數(shù)內(nèi)容流程圖如圖2.10所示。電源通電時后，機(jī)器人立正居中調(diào)整，如單刀雙擲開關(guān)擲K1時，執(zhí)行控制移動函數(shù)，如果是擲K2則執(zhí)行傳感函數(shù)，編寫如下：</p><p>　　void main(void)//主函數(shù)</p>

72、<p><b>　　{</b></p><p>　　soft_rs232_init();</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　P0=0xff;//P0初始化</p><

73、;p>　　walking_neutral();//立正</p><p>　　while(K1==0) remote_control();</p><p>　　while(K2==0) sensor();</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p

74、><p>　　3.1.3 控制移動函數(shù)remote_control()</p><p>　　控制移動函數(shù)流程圖如圖2.11所示。當(dāng)單刀雙擲開關(guān)擲K1時，控制移動函數(shù)開始執(zhí)行，先是原地踏步調(diào)整函數(shù)，當(dāng)按下按鈕開關(guān)K3、K4、K5、K6時，機(jī)器人分別執(zhí)行前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)函數(shù)。如單刀雙擲開關(guān)擲K2時，跳出函數(shù)回到主函數(shù)。編寫如下：</p><p>　　void remo

75、te_control(void)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　walking_adjust();</p><p>　　while

76、((K3&&K4&&K5&&K6)==0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　if(K3==0)</b></p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　

77、　{</b></p><p>　　walking_forward();//前進(jìn) </p><p>　　if((K2&&K4&&K5&&K6)==0) break;</p><p><b>　　} </b></p><p>　　else if(K4==0)<

78、/p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　walking_back();//后退</p><p>　　if((K2&&K3&&K5&&K6)==0) break;</p>

79、<p><b>　　}</b></p><p>　　else if(K5==0)</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　walking_lturn();//左轉(zhuǎn)</p><

80、p>　　if((K2&&K3&&K4&&K6)==0) break;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　else if(K6==0)</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>

81、;　　{</b></p><p>　　walking_rturn();//右轉(zhuǎn) </p><p>　　if((K2&&K3&&K4&&K5)==0) break;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b>

82、;</p><p>　　if(K2==0) break;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　3.1.4 傳感器函數(shù)sensor(void)</p><p>　　傳感器函數(shù)流程圖如圖2.12所示。當(dāng)單刀雙擲開關(guān)擲

83、K2時，傳感器函數(shù)開始執(zhí)行，一開始是執(zhí)行立正居中調(diào)整函數(shù)，紅外線傳感器發(fā)射接收裝置工作，當(dāng)兩邊接收不到低電平時執(zhí)行前進(jìn)函數(shù)，當(dāng)兩邊都接收到低電平時執(zhí)行后退函數(shù)和右轉(zhuǎn)函數(shù)，當(dāng)左邊接收到低電平時向右轉(zhuǎn)，當(dāng)右邊接收到低電平時向左轉(zhuǎn)。如單刀雙擲開關(guān)擲K1時，跳出函數(shù)回到主函數(shù)。編寫如下：</p><p>　　void sensor(void)</p><p><b>　　{</b&

84、gt;</p><p>　　walking_neutral();//立正</p><p><b>　　do</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　int counter;</p><p><b>　　char a,b;</b>

85、;</p><p>　　for(counter=0;counter<38;counter++)//發(fā)射</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　LF=1;</b></p><p>　　delay_nus(12);</p><p><b&

86、gt;　　LF=0;</b></p><p>　　delay_nus(12);</p><p>　　if(LIR==0)break;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　a=LIR;</b></p><p>　　for(counte

87、r=0;counter<38;counter++)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　RF=1;</b></p><p>　　delay_nus(12);</p><p><b>　　RF=0;</b></p><p&

88、gt;　　delay_nus(12);</p><p>　　if(RIR==0)break;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　b=RIR;//發(fā)射接收完畢</p><p>　　if((a==0)&&(b==0))//根據(jù)接收到的信號判斷要執(zhí)行函數(shù)</p><

89、p><b>　　{</b></p><p>　　walking_back();</p><p>　　walking_rturn();</p><p><b>　　}</b></p><p>　　else if(a==0)</p><p><b>　　{<

90、/b></p><p>　　walking_rturn();</p><p><b>　　}</b></p><p>　　else if(b==0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　walking_lturn();</p>&l

91、t;p><b>　　}</b></p><p>　　else walking_forward();</p><p>　　if(K1==0) break;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　while(1);</b></p>

92、<p><b>　　}</b></p><p>　　3.1.5 基本移動函數(shù)以及調(diào)整函數(shù)</p><p>　　基本移動函數(shù)有前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)以及右轉(zhuǎn)，調(diào)整函數(shù)有立正居中調(diào)整和原地踏步調(diào)整，其流程圖如圖2.8和圖2.9。執(zhí)行時，函數(shù)將對應(yīng)數(shù)組中的每個元素中的兩個數(shù)（伺服馬達(dá)地址和脈沖長度）通過write_psc()函數(shù)中調(diào)用rs_send_byte(INT8U

93、 SendByte)函數(shù)，以字節(jié)的方式發(fā)送到PSC板中，如后退函數(shù)，編寫如下：</p><p>　　walking_back(void)//后退</p><p><b>　　{</b></p><p>　　for(i=0;i<24;i++)</p><p><b>　　{</b></p&

94、gt;<p>　　servoAddr= Back[i][0];</p><p>　　servoPos = Back[i][1]; </p><p>　　if(servoAddr%2==1)</p><p>　　ramp=LiftRamp;</p><p><b>　　else</b></p>

95、<p>　　ramp=Fast;</p><p>　　write_psc();</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　3.1.6 程序的燒錄</p><p>　　程序中還有延時函數(shù)、脈沖以及管腳等的定

96、義，本文不作解析，程序詳細(xì)內(nèi)容在附錄一中可見。</p><p>　　程序編寫完成后輸出16進(jìn)制.hex文件，使用AVR_fighter燒寫軟件通過USBASP下載器，將hex文件下載到單片機(jī)中。</p><p>　　3.2 機(jī)器人調(diào)試運行</p><p>　　根據(jù)電路原理圖搭建好硬件電路</p><p>　　1、基本移動函數(shù)調(diào)試運行：<

97、/p><p>　　分別在主函數(shù)中只調(diào)用4個基本移動函數(shù)以及2個調(diào)整函數(shù)，調(diào)試運行成功，無異常。</p><p>　　2、控制移動函數(shù)調(diào)試運行：</p><p>　　將單刀雙擲開關(guān)擲K1，在主函數(shù)中只調(diào)用控制移動函數(shù)，分別使用按鈕開關(guān)控制調(diào)用4個基本移動函數(shù)，調(diào)試運行成功，無異常。</p><p>　　3、傳感器函數(shù)調(diào)試運行：</p>

98、<p>　　先將傳感器函數(shù)中的基本移動函數(shù)換成使用四個I\O口控制的發(fā)光二極管，移動傳感器，測試傳感器是否能夠正常工作，經(jīng)測試，容易受光干涉以及有盲點，可正常工作。將單刀雙擲開關(guān)擲K2，在主函數(shù)中只調(diào)用傳感器函數(shù)，經(jīng)調(diào)試可正常運行。</p><p><b>　　4、整體調(diào)試運行：</b></p><p>　　將單刀雙擲開關(guān)擲K1，將先前編寫好的程序燒進(jìn)單片

99、機(jī)中，系統(tǒng)上電后，機(jī)器人立正居中調(diào)整后原地踏步調(diào)整，使用按鈕開關(guān)控制前后左右運動，無異常；將單刀雙擲開關(guān)擲K2，傳感器函數(shù)運行，先是立正居中調(diào)整，檢測無障礙向前運動，檢測左右兩邊都有障礙，向后運動，檢測左邊有障礙向右運動，檢測右邊有障礙向左運動。再將單刀雙擲開關(guān)擲K1，機(jī)器人開始原地踏步調(diào)整，證明開始運行控制移動函數(shù)，經(jīng)調(diào)試可正常運行。</p><p>　　4、機(jī)器人三維建模及其運動仿真</p>&

100、lt;p>　　4.1 機(jī)器人三維建模</p><p>　　本文中三維建模以及運動仿真都是基于Pro/Engineer5.0。</p><p><b>　　4.1.1 零件</b></p><p>　　機(jī)器人由機(jī)身架、6個腳以及兩塊PCB構(gòu)成，分別測量各部分尺寸，對各個零件進(jìn)行三維建模。</p><p><b&

101、gt;　　4.1.2 裝配</b></p><p>　　將左腳裝配好，定義好連接，使腳上兩個伺服電機(jī)各有一個自由度，控制其水平以及垂直運動。左腳裝配完成后鏡像組件，保存為右腳。另外新建一個組件，命名為總裝配，裝入機(jī)身架，定義為平面連接，使其擁有3個自由度。再將左右各三個腳裝入總裝配中，最后裝入兩塊PCB板以及螺釘、螺母和墊圈等零件，至此裝配完成。</p><p><b&g

102、t;　　4.2 運動仿真</b></p><p><b>　　1、創(chuàng)建伺服電機(jī)</b></p><p>　　上一節(jié)中創(chuàng)建了用于運動仿真的機(jī)器人裝配體，直接打開裝配模型，“應(yīng)用程序”—“機(jī)構(gòu)”。（進(jìn)入機(jī)構(gòu)后，本應(yīng)創(chuàng)建特殊連接，原先構(gòu)想為定義阻尼，使機(jī)器人在12個伺服電機(jī)工作時，靜摩擦力的作用下動作，但無相關(guān)經(jīng)驗，經(jīng)一番研究后無法實現(xiàn)，只能采用別的策略。）進(jìn)入

103、機(jī)構(gòu)，創(chuàng)建12個伺服電機(jī)，6個腳12個。</p><p>　　并分別設(shè)置12個伺服電機(jī)規(guī)范，跟現(xiàn)實運動一樣，12個電機(jī)協(xié)調(diào)工作是最難的。12個電機(jī)設(shè)置好后，根據(jù)前12個電機(jī)參數(shù)設(shè)置后三個電機(jī)（機(jī)器人總體參數(shù)），如圖所示：</p><p>　　圖4.1 創(chuàng)建伺服電機(jī)</p><p><b>　　2、定義分析</b></p><

104、p>　　創(chuàng)建好伺服電機(jī)后，“分析”—“機(jī)構(gòu)分析”，名稱為AnalysisDefinition11，類型為位置，終止時間10，幀頻10，電動機(jī)不用修改。如圖：</p><p><b>　　圖4.2 定義分析</b></p><p><b>　　3、執(zhí)行分析</b></p><p>　　在上一步的窗口里，點“運行”。系統(tǒng)

105、即開始執(zhí)行分析，在主窗口的最下方，會出現(xiàn)一個進(jìn)度條。如果出現(xiàn)錯誤，將彈出一個提示窗口。</p><p><b>　　4、回放</b></p><p>　　執(zhí)行完分析后，就可進(jìn)行結(jié)果的回放?！皺C(jī)構(gòu)”--“回放”（或模型樹“回放”上右鍵“播放”）。在此可進(jìn)行干涉檢查、編輯動畫段、結(jié)果輸出為動畫或圖片、創(chuàng)建運動包絡(luò)。</p><p><b>

106、;　　圖4.3 回放</b></p><p>　　本文中的運動仿真為四個基本移動函數(shù)運行的仿真，不做其他分析。運動分析是PROE機(jī)構(gòu)仿真的最基礎(chǔ)的一個，也是最簡單的一個。弄明白運動分析是做好其它分析的前提。</p><p><b>　　5、總結(jié)與展望</b></p><p><b>　　5.1 總結(jié)</b>&l

107、t;/p><p>　　本文基于6腳柱狀鐵甲蟲機(jī)器人，完成以伺服馬達(dá)為驅(qū)動，51單片機(jī)為核心的機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計，其中包括控制移動以及傳感器智能避障。在整個設(shè)計過程中，我學(xué)到了很多，從一開始對單片機(jī)一無所知，到了解其原理，再到用單片控制一個12個伺服馬達(dá)的機(jī)器人。設(shè)計完成了，但其中還存在著很多的不足，總結(jié)如下：</p><p>　　1、機(jī)器人體積過大、質(zhì)量過重，控制運行不方便，耗電高?？梢钥紤]更

108、換質(zhì)量較輕的制作材料，使用適合材質(zhì)的塑料制作，減輕質(zhì)量，減少能耗；</p><p>　　2、紅外傳感器容易受到光干涉，以及機(jī)器人體積比較大，容易有盲點。缺少頭部，傳感器安裝不方便?？梢栽黾觾蓚€伺服馬達(dá)以及一塊面包板作為頭部，使用一個超聲波傳感器，伺服馬達(dá)轉(zhuǎn)動，傳感器檢測各個方向，實現(xiàn)無盲點智能避障，同時方便安裝各種傳感器；</p><p>　　3、可以考慮每條腿增加一個自由度（增加一個伺服

109、馬達(dá)）。</p><p><b>　　5.2 展望</b></p><p>　　智能移動機(jī)器人的發(fā)展趨勢。縱觀智能移動機(jī)器人的發(fā)展、發(fā)展過程中存在的問題以及相關(guān)學(xué)科的發(fā)展方向,智能移動機(jī)器人具有以下發(fā)展趨勢: (1)機(jī)器人本體將向靈活性和微型化方向發(fā)展 這是由于機(jī)器人應(yīng)用面向家庭和服務(wù)性行業(yè),需要適應(yīng)更為復(fù)雜的環(huán)境。 (2)高速性室內(nèi)機(jī)器人對運動速度沒有特別要求,而室

110、外機(jī)器人高速運動可以提高它們的工作效率。高速性對定位精度和控制都提出了更高的要求。 (3)友好的人機(jī)交互為了使機(jī)器人能夠更好地為人類服務(wù),人們需要一個暢通的渠道與機(jī)器進(jìn)行溝通,這就需要友善的人機(jī)接口。當(dāng)前蓬勃發(fā)展的計算機(jī)多媒體技術(shù)為此提供了支持。 (4)安全性能好 智能移動機(jī)器人是為人類服務(wù)的,因此至少不應(yīng)該給人類帶來危害。為使智能移動機(jī)器人真正走向應(yīng)用,必須遵守Issac Asimov提出的著名的"機(jī)器人三戒律",

111、即第一,機(jī)器人不可傷害人或眼看人將要遇害時而袖手旁觀;第二,機(jī)器人必須服從人給它的指令,除非這種命令與第一條戒律相抵觸;第三,機(jī)器人必須保護(hù)自身的存在,除非這種保護(hù)與第一、第二條戒律相抵觸。 (5)產(chǎn)業(yè)化脫離實際的理論不會具有深遠(yuǎn)的發(fā)展?jié)摿?也只有能給社會帶來可觀經(jīng)濟(jì)效益的技術(shù)才會得到社會</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]齊從謙

112、，Pro/EngineerWildfire2.0特征與三維實體建模，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008</p><p>　　[2]鄒青，機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011</p><p>　　[3]劉天旺，Protel99SE電路設(shè)計應(yīng)用教程，北京：電子工業(yè)出版社，2007</p><p>　　[4]董國增，MCS-51單片機(jī)接口及應(yīng)用實驗

113、和訓(xùn)練指導(dǎo) 第2版，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009</p><p><b>　　圖標(biāo)說明</b></p><p>　　圖1.1火星探測機(jī)器人“好奇號3</p><p>　　圖1.2深水?dāng)z影機(jī)“杰森”4</p><p>　　圖1.3 日本雙腳步行機(jī)器人“阿西莫”4</p><p>　　圖1.4

114、 美國綽號“劍”的履帶式行走機(jī)器人5</p><p>　　圖1.5 傳感器在機(jī)器人身上的分布7</p><p>　　圖2.1 6腳柱狀鐵甲蟲機(jī)器人8</p><p>　　圖2.2 AT89S52引腳圖12</p><p>　　圖2.3 PSCU電機(jī)控制板13</p><p>　　圖2.4 微型伺服馬達(dá)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

115、圖13</p><p>　　圖2.5 微型伺服馬達(dá)工作原理圖14</p><p>　　圖2.6 脈沖數(shù)與轉(zhuǎn)角關(guān)系14</p><p>　　圖2.7 控制電路原理圖15</p><p>　　圖2.8 PSC控制伺服馬達(dá)的分布16</p><p>　　圖2.9 機(jī)器人步伐調(diào)整流程圖16</p>&

116、lt;p>　　圖2.10 機(jī)器人基本移動動作流程圖17</p><p>　　圖2.11 主函數(shù)流程圖18</p><p>　　圖2.12 控制移動函數(shù)流程18</p><p>　　圖2.13 傳感器函數(shù)流程圖19</p><p>　　圖4.1 創(chuàng)建伺服電機(jī)28</p><p>　　圖4.2 定義分析2

117、8</p><p>　　圖4.3 回放29</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　此次畢業(yè)設(shè)計歷時三個多月，是我大學(xué)學(xué)習(xí)中遇到過的時段最長、涉及內(nèi)容最廣、工作量最大的一次設(shè)計。用老師的一句話概括就是這次畢業(yè)設(shè)計相當(dāng)于是把以前的小課程設(shè)計綜合在一起的過程，只要把握住每個課程設(shè)計的精華、環(huán)環(huán)緊扣、增強(qiáng)邏輯，那么這次的任

118、務(wù)就不難了。我這次的任務(wù)是利用軟件程序控制機(jī)器人的行走、拐彎等。因為我們學(xué)習(xí)時，這方面不夠注重，基礎(chǔ)不夠扎實，所以當(dāng)我開始著手時，還的確是困難重重。</p><p>　　俗話說的好，“磨刀不誤砍柴工”，當(dāng)每次遇到不懂得問題時，我都會記錄在本子上，然后等答疑的時候請教老師，老師對于我提出的問題都一一解答，從來不會因為我的問題稍過簡單加以責(zé)備，而是一再地告誡我做設(shè)計該注意的地方，從課題的選擇到完成，老師都始終給予我細(xì)

119、心的指導(dǎo)和不懈的支持。所以我很感謝指導(dǎo)我畢業(yè)設(shè)計的張錦榮老師。</p><p>　　我還要感謝在一起愉快的度過大學(xué)生生活的機(jī)電系全體老師和同學(xué)門，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本文的順利完成。</p><p>　　另外對答辯和評閱的各位老師表示感謝。</p><p>　　附錄一：機(jī)器人控制系統(tǒng)程序</p><p&g

120、t;　　#include "soft_rs232.h"//頭文件，包含發(fā)送接收函數(shù)以及中斷函數(shù)</p><p>　　#define uchar unsigned char//定義數(shù)據(jù)類型</p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　uint servoPos;//脈沖數(shù)</p>&