1、機器人設計方案一、 設計要求設計一具有獨立前進、轉(zhuǎn)彎、后退、避障、救人等功能的救援機器人。二、 設計任務1. 電子控制組：設計好控制電路及原理圖，各類傳感器電路及穩(wěn)壓電源，并制作成獨立模塊，按程序要求進行調(diào)試（超聲波、雷達和紅外線傳感器的感應距離）。2. 機械設計組：設計機器人各部分結(jié)構(gòu)（包括機械手、身軀、底盤）以及各類傳感器模塊的安裝。3. 程序設計組：按照具體設計要求進行編程及調(diào)試、燒錄等工作。4.三、 設計思路機器人在封閉場地內(nèi)利用紅外線傳感器自動搜索安裝了紅外線發(fā)射管的洋娃娃。一旦發(fā)現(xiàn)目標便向目標靠近，途中發(fā)現(xiàn)障礙物則側(cè)移距離L或轉(zhuǎn)彎角度a然后繼續(xù)前進，當機器人與洋娃娃之間距離達到S（

2、此時紅外線傳感器比超聲波傳感器或雷達優(yōu)先級更高）時，觸發(fā)控制機械臂抓向小人，機械臂的“手指”部分裝有壓力傳感器（或輕觸開關(guān)代替觸覺傳感器實現(xiàn)），當抓緊小人時觸發(fā)單片機控制（入口設一200W白熾燈光感返回或者程序倒退返回）機器人返回，并翻轉(zhuǎn)電機松開洋娃娃。四、 場地模擬入口小人障礙物 有一封閉場地并設立一入口，機器人從入口出發(fā)，利用紅外線傳感器搜索救援目標洋娃娃，沒有搜索到時則繼續(xù)前進，遇到障礙物時側(cè)移并轉(zhuǎn)彎繞過障礙物繼續(xù)前進，直到接近目標控制機械臂抓緊小人并返回，途中屏蔽掉紅外線感應，只繞過障礙返回。返回到達入口白熾燈處手部電機反轉(zhuǎn)松開小人并復位。五、機器人運作流程圖：入口出發(fā)驅(qū)動雙步進電機前

3、進功能一：繞過障礙物并前進1 超聲波傳感器（或雷達）測障礙物2 驅(qū)動雙步進電機繞過障礙發(fā)現(xiàn)目標并救人1. 小人裝紅外線發(fā)射器2. 機器人裝紅外線接受器3. 搜索到目標（即機器人接受到紅外線信號）后向目標前進，驅(qū)動手部步進電機實施抓起小人動作。設計程序返回或在入口處設置一200W白熾燈，利用光敏傳感器返回控制手部步進電機反轉(zhuǎn)松開小人復位入口（白熾燈）小人障礙物六、 電路模塊設計1.超聲波發(fā)射電路：超聲波發(fā)射頭SR輸入高電平時超聲波發(fā)射器發(fā)出一系列等間隔的波形2.超聲波接收電路：超聲波接收頭ST接單片機輸入口3.紅外線發(fā)射電路：4.紅外線接受電路 5.直流電機的驅(qū)動電路6. 5V與12V直流電源電

4、路7.壓力或觸覺傳感器8. 步進電機驅(qū)動電路（1）：步進電機驅(qū)動電路（2）機器人俯視圖可接收的紅外線方向帶有遮擋筒的紅外線接收頭，可以保證只接受到一個直線放向的紅外線而不被其他方向的紅外線干擾，在機器人前方裝有5個或7個紅外線接收頭，數(shù)目越多搜索越精確。不間斷地發(fā)射超聲波測試前方扇形范圍內(nèi)障礙，可以用雷達替代，控制優(yōu)先級低于紅外線（正前方接受到紅外線時表示正前方無障礙，向目標方向前進，沒有接收到紅外線則表示目標不在感應范圍內(nèi)或者前方有障礙）。超聲波傳感器或雷達發(fā)射接收系統(tǒng)裝有紅外發(fā)射器的洋娃娃五、 紅外線搜索、超聲波避障方案七、紅外線搜索方案原理場地內(nèi)洋娃娃身上的紅外線發(fā)射頭發(fā)射的紅外線被機器

5、人身上一個接收頭接受到，如果這個接收頭不是正前方的接收頭（藍色框表示），假設它被右方的接收頭接收到，則觸發(fā)單片機控制底盤步進電機右轉(zhuǎn)（2個相對步進電機同向同速轉(zhuǎn)動帶動2個車輪一正轉(zhuǎn)一反轉(zhuǎn)，可實現(xiàn)機器人原地轉(zhuǎn)向），直到正前方的接收頭接收到紅外線后就觸發(fā)單片機控制機器人向目標前進。同理，若是左邊的接收頭接收到紅外線則向左轉(zhuǎn)。七、 算法與程序設計機器人程序?qū)嵤┓桨?、 環(huán)境虛擬到內(nèi)存以二維數(shù)組存儲（一個元素代表一個固定的距離。2、 機器行走時記錄行走過的位置（只有正向行走時才記錄）。3、 機器人救援分成三部分：循跡、救援、返回。循跡又分找到前和找到后（大概方位）。4、 個部分流程圖如下：未探測到目標（即紅外傳感器未發(fā)生中斷）流程。注:啟動時環(huán)境映射全部標示為未通過 關(guān)于轉(zhuǎn)變方向后虛擬環(huán)境的標示問題：設立標志（記錄方向）紅外發(fā)生中斷（即檢測到目標）和抓取動作流程 紅外中斷 抓取動作機器返回方向和