畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-基于超聲波測(cè)距的機(jī)器人模糊避障研究

1、目錄摘要..........................................................................31引言........................................................................41.1選題的背景及意義......................................................

2、.41.2機(jī)器人的發(fā)展綜述......................................................52超聲波測(cè)距..................................................................62.1超聲波概論............................................................62.2兩種常用的超聲

3、波測(cè)距方案..............................................62.2.1基于單片機(jī)的超聲波測(cè)距系統(tǒng).......................................62.2.2基于CPLD的超聲波測(cè)距系統(tǒng).......................................72.3超聲波測(cè)距的工作原理......................................

4、.............83機(jī)器人的模糊避障系統(tǒng)........................................................93.1移動(dòng)機(jī)器人的避障傳感器................................................93.1.1激光傳感器.......................................................93.1.2視覺(jué)避障

5、.........................................................93.1.3超聲傳感器.......................................................93.2避障系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想.....................................................103.2.1超聲傳感器的幻影現(xiàn)象...............

6、.............................103.2.2模糊避障算法設(shè)計(jì)................................................114硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)...............................................................134.1超聲波測(cè)距系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)........................................

7、........134.2單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu).....................................................144.3單片機(jī)最小系統(tǒng)電路....................................................144.4超聲波發(fā)射系統(tǒng)電路...................................................154.5超聲波接收系統(tǒng)電路.

8、...................................................164.6顯示模塊的設(shè)計(jì).......................................................174.7機(jī)器人避障的硬件系統(tǒng)..................................................185系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)............................

9、...................................196結(jié)論與總結(jié).................................................................22致謝.........................................................................23參考文獻(xiàn).............................

10、........................................24附錄1.......................................................................25附錄2.......................................................................2631引言引言隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，自主移動(dòng)機(jī)器人以其

11、靈活和智能等特點(diǎn)，在人們的生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。移動(dòng)機(jī)器人是一個(gè)集環(huán)境感知、動(dòng)態(tài)決策與規(guī)劃、行為控制與執(zhí)行等多種功能于一體的綜合系統(tǒng)。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展可以通過(guò)單片機(jī)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)其行駛方向、啟動(dòng)、停止以及速度的控制，無(wú)需人工干預(yù)，操作人員可以通過(guò)修改移動(dòng)機(jī)器人的控制程序來(lái)改變它的行駛方式。移動(dòng)機(jī)器人的避障運(yùn)動(dòng)一直是一個(gè)重要課題，實(shí)現(xiàn)避障的方法主要有超聲波避障、視覺(jué)避障、紅外傳感器、激光避障、微波雷達(dá)等。目前超聲波避障實(shí)現(xiàn)方便，

12、計(jì)算簡(jiǎn)單，易于做到實(shí)時(shí)控制，并且在測(cè)量精度方面能達(dá)到實(shí)用的要求，因此成為常用的避障方法。本研究提出了基于超聲波測(cè)距的機(jī)器人模糊避障研究，從而獲得了有效的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。1.11.1選題的背景及意義選題的背景及意義目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車(chē)的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程

13、控玩具、電子寵物等等，這些都離不開(kāi)單片機(jī)。更不用說(shuō)自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人超聲波是頻率高于20KHz的聲波，它方向性好，穿透能力強(qiáng)，易于獲得較集中的聲能，在水中傳播距離遠(yuǎn)，可用于測(cè)距，測(cè)速，清洗，焊接，碎石、殺菌消毒等。在醫(yī)學(xué)、軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)上有很多的應(yīng)用。超聲波因其頻率下限大約等于人的聽(tīng)覺(jué)上限而得名。一般認(rèn)為超聲波的發(fā)現(xiàn)是意大利科學(xué)家斯帕拉捷，他習(xí)慣晚飯后到附近的街道上散步。他常?？吹?，很多蝙蝠靈活的在空中飛來(lái)飛去，卻從不會(huì)撞到樹(shù)上或者

14、墻壁上。這個(gè)現(xiàn)象引起了他的好奇：蝙蝠憑什么特殊本領(lǐng)在夜空中自由自在的飛行呢？1793年夏天，一個(gè)晴朗的夜晚，喧騰熱鬧的城市漸漸平靜下來(lái)。斯帕拉捷匆匆吃完飯，便走出街口，把籠子里的蝙蝠放了出去。當(dāng)他看到放出去的幾只蝙蝠輕盈敏捷地來(lái)回飛翔時(shí)，不由得驚叫起來(lái)。因?yàn)槟菐字或?，眼睛全被他蒙上了，都是“瞎子”呀。斯帕拉捷為什么要把蝙蝠的眼睛蒙起?lái)呢？原來(lái)，每當(dāng)他看到蝙蝠在夜晚輕巧自如的飛翔時(shí)，總認(rèn)為這些小精靈一定長(zhǎng)著一雙特別敏銳的眼睛，假如他們的

15、眼睛瞎了，就不可能在黑夜中靈巧的多過(guò)各種障礙物，并且敏捷的捕捉飛蛾了。然而事實(shí)完全出乎他的意料，斯帕拉捷很奇怪：不用眼睛，蝙蝠憑什么來(lái)辨別前方的物體，捕捉靈活的飛蛾呢？于是，他把蝙蝠的鼻子堵住。結(jié)果，蝙蝠在空中還是飛的那么敏捷、輕松?！半y道它薄膜似的翅膀，不僅能夠飛翔，而且能在夜間洞察一切嗎？”斯帕拉捷這樣猜想。他又捉來(lái)幾只蝙蝠，用油漆涂滿(mǎn)它們的全身，然而還是沒(méi)有影響到它們飛行。最后，斯帕拉捷堵住蝙蝠的耳朵，把它們放到夜空中。這次，蝙蝠