××××学院 毕业设计说明书 题目智能巡线机器人设计 学生 系别机电工程系 专业班级机械设计制造及其自动化机电03.3班学号 指导教师
××××学院 毕业设计（论文）任务书 设计（论文）题目：智能巡线机器人设计 系：机电系专业：机械设计制造及其自动化（机电一体化） 班级：学号： 学生：指导教师： 接受任务时间 教研室主任（签名）系主任（签名） 1．毕业设计（论文）的主要内容及基本要求 1.总体方案设计； 2机械整体设计； 3.控制设计； 4编写设计说明书； 2．指定查阅的主要参考文献 1.《机器人控制电子学》 2.《机器人探索》 3.《机器人的创意设计与实践》 4．《MSP430系列——FLASH型超低功耗16位单片机》 （电子和机械方面的书）
近年来机器人的研究和应用已经不仅仅局限于军用领域。许多应用于军用机器人上的成功技术已经在民用机器人中得到了一定的应用。在工业机器人的基础上，运用了传感器技术和单片机智能控制技术，设计出了一种能自动运送货物的职能巡线机器人。 论文首先对智能巡线机器人总体设计方案进行叙述，阐述其各要素的工作原理，然后就整个智能巡线机器人系统划分为五个模块，分章节对各个模块设计制作进行阐述。 机器人机械结构部分，通过分析常用的车轮驱动配置方式，择优选择了前排安装两个万向轮、后排安装两个独立驱动轮的设计方案，充分考虑到了巡线的简易性和稳定性。 机器人传感器接口与驱动电路部分，详细阐述了光电传感器检测信号原理，叙述了设计所采用的光电传感器接口电路详细设计方案，分析了传感器采用该种布局方案的原因。针对机器人的机械特性和速度要求，选用了L298N驱动芯片驱动电机，分析了它的优缺点和可行性。 机器人主控系统硬件部分阐述了主控芯片选型，主控电路设计方案，以及相应的接口说明。软件部分在MSP430平台上实现了快速、稳定、准确的巡线方法。 关键词:机器人；巡线；光电检测；PWM驱动。
《简易机器人制作》课堂推荐配置方案 乐高江苏唯一代理商——南京坤玛科技有限公司
21世纪是一个科技飞速发展的时代。如何让学生们更早地接触科技知识， 激发他们对科学的兴趣？如何帮助他们更好地面对未来社会激烈的竞争？面对这一切，我们必须选择更好的教学途径与教学工具，尤其科技方面的教学。机器人教育倡导先进的教育理念，配合循序渐进的学习工具和完整的教学资源，被普遍应用于国外的课堂和科技活动中。乐高教育系列是专门为不同年龄的学生设计，并用于课程的。所有的软硬件可以相互兼容或混合使用，逐步引导学生面向未来的科技挑战，学生也可以根据自己的能力挑战自己，培养自己的创新精神和实践能力。 特别指出，机器人教育旨在以其独具特色的教学方法，做中学的教育理念 引导学生循序渐进地机器人知识。使用机器人套装，学生在课堂中的整个构思、设计和开发过程俨然是实际工作和生活中的真实体验。他们就像真正的工程师一样，针对项目主题，进行研究、策划、设计、组装和测试。通过鼓励学生们主动调查、动手实践，让他们亲身体验抽象的理论如何变成了触手可及的答案，享受成功的兴奋。在活动中，学生不仅可以学到有关机械、电子、计算机等技术知识，更可帮助他们培养良好的生活习惯与生存技能：与人的沟通与合作、对他人的尊重、毅力的培养，自信心的树立及时间的合理分配、利用等等，为将来走上社会面对新的挑战做好充分的准备。 （中国学生研究乐高机器人；美国麻省理工学院生使用乐高机器人做科研项目.） 1， 机器人教育所提倡的教学理念：做中学！ ①，20世纪最有影响力的20名科学家之一瑞士儿童心理学家Piaget 博 士的观点： “建构论” - 知识不是灌输的。当学生们在动手制作(建构)一 些有意义的事物时，如用沙子堆城堡、写诗、设计小机器、写故事、编写电 脑程序、或者搭积木,这时是学生学习知识的最好时刻. ②，做中学与传统教学的区别： 抽象的能力 解决问题的能力 模仿 传授 做中学（活动与项目） (Activity&projec t) 研究性学习 学生参与程度高 教师参与程度高
扫地机器人结构及控制系统设计 自动清扫机器人是当今服务机器人领域一个热门的研究方向。从理论和技术上讲，自动清扫机器人比较具体地体现了移动机器人的多项关键技术，具有较强的代表性，从市场前景角度讲，自动清扫机器人将大大降低劳动强度、提高劳动效率，适用于宾馆、酒店、图书馆、办公场所和大众家庭。因此开发自动清扫机器人既具有科研上的挑战性又具有广阔的市场前景。 家用智能清扫机，包括计算机、传感器、电机与动力传动机构、电源、吸尘器、电源开关、操作电位计等，在清扫机的顶部共设有三个超声波距离传感器；清扫机底部前方边沿安装有5个接近开关，接近开关与超声波距离传感器一起，构成清扫机测距系统；清扫机装有两台直流电机；在清扫机的底部安装有吸尘器机构。自动清扫机器人的功能是自动完成房间空旷地面尤其是家居空旷地面的清扫除尘任务，打扫前，要把房间里的物体紧靠四周墙壁，腾出空旷地面。清扫机完成的主要功能：能自动走遍所以可进入的房间，可以自动清扫吸尘，可在遥控和手控状态下清扫吸尘。 本文所介绍的自动清扫机器人的总体布局方案如图1所示，前后两轮为万向轮，左右两轮为驱动轮。驱动轮设计采用两轮独立且各由两台步进电动机驱动的转向方式，通过控制左右两轮的速度差来实现转向。考虑到机器人实际应用的实用性，本驱动系统设计成一个独立的可方便替换的模块，当机器人驱动系统发生故障时，只需简单步骤就可以对驱动部分进行替换。同时为了机器人能够灵活的运动，从动轮选用万向轮。 下图为自动清扫机的三维立体图：
自动清扫机器人车箱体采用框架式结构。从下至上分隔成三个空间：第一层装配各运动部件的驱动电机、传动机构；第二层为垃圾存储空间；第三层装配机器人控制系统、接线板、
智能巡检机器人项目 申请报告 规划设计 / 投资分析
智能巡检机器人项目申请报告 电力设备的检修模式的发展大致可以分为三个阶段：事故检修-定 期检修-状态检修。事故检修是20世纪50年代以前主要采取的方式， 即在设备发生故障或事故以后进行检修；定期检修是一种基于时间的 检修，其理论依据是：设备能通过定期检修，周期性地恢复到接近新 设备的状态；状态检修是通过对设备状态进行监测后根据其健康状态 安排检修的一种策略，是按设备的实际运行情况来决定检修时间与部位，针对性较强，且经济合理。 市场需求主要来源于两大电网公司及其下属企业。电网公司按照 政府及其公司采购的相关管理办法，对属于国家依法必须招标的项目 以公开招标方式进行采购；对于其他产品及服务，各级电网公司可根 据实际情况，自主选择采用公开招标或非招标的方式进行采购。非招 标方式主要包括竞争性谈判、单一来源采购、询价采购以及零星采购。招标和非招标采购活动可由电网公司自行组织实施，也可由电网公司 委托招标代理机构组织实施。本行业企业主要是通过参与两大电网及 其下属公司的招投标或竞争性谈判来获取订单。
我国配电自动化发展工作起步于80年代末，随着坚强智能电网建设的提出，在总结之前的经验教训基础上，国家电网公司于2009年重新制定了智能电网配电环节的发展战略、技术导则及建设改造原则，并于2010年开展新一轮的配电自动化建设。南方电网公司也从2009年开始逐步启动配电自动化的规模试点建设，在广州、深圳、佛山、珠海等12个城市开展了试点工作。 该智能巡检机器人项目计划总投资14036.84万元，其中：固定资产投资10138.87万元，占项目总投资的72.23%；流动资金3897.97万元，占项目总投资的27.77%。 达产年营业收入28596.00万元，总成本费用22476.73万元，税金及附加242.56万元，利润总额6119.27万元，利税总额7205.87万元，税后净利润4589.45万元，达产年纳税总额2616.42万元；达产年投资利润率43.59%，投资利税率51.34%，投资回报率32.70%，全部投资回收期4.56年，提供就业职位572个。 本报告所涉及到的项目承办单位近几年来经营业绩指标，是以国家法定的会计师事务所出具的《财务审计报告》为准，其数据的真实性和合法性均由公司聘请的审计机构负责；公司财务部门相应人员负责提供近几年来既成的财务信息，确保财务数据必须同时具备真实性和合法性，如有弄虚作假等行为导致的后果，由公司财务部门相关人员承担直接法律责任；
机器人原理与制作实验指导书 华中科技大学文华学院机器人实验室
实验一熟悉机器人与C51单片机硬件软件 一、实验目的 1、掌握宝贝车机器人用C51教学板与计算机硬件连接； 2、熟悉及掌握C51系列单片机Keil uVision IDE（集成开发环境）软件、ISP 下载软件及串口调试终端的使用方法。 二、实验设备及软件 宝贝车机器人、ISP下载线、串行接口、并行接口、计算机、电源。 Keil uVision2 IDE集成开发环境、SL ISP下载软件、串口调试软件。 三、实验内容和步骤 单片机控制的宝贝车机器人通过串并口通信交互由硬件系统与软件系统相互结合组成的一个完整的智能控制系统。单片机必须与外围设备及软件组成一个完整的应用系统（如图1.1）。 1、熟悉宝贝车机器人的结构组成（如图1.2）：小车底板、车轮、教学板、伺服电机、电池盒。这是宝贝车机器人的硬件系统，它的微控制器（MCU）是由Atmel 公司生产与51系列兼容的8位AT89S52单片机。 图1.1单片机应用系统图图1.2采用C51单片机的机器人 2、教学板指方便单片机与电源、ISP下载线、串口线以及各种传感器和电机的连接制作的一个电路板（如图 1.3）。将宝贝车机器人与计算机硬件连接，并连接到电源。 ●连接单片机教学板ISP接口到计算机，以便程序下载； ●连接单片机教学板串行接口到计算机，以便调试和交互； ●连接机器人到电池或者是供电电源。
图1.3 C51单片机教学板 ①—串行接口；②—ISP 接口；③—电源接口；④—三位开关； ⑤—绿色LED 电源指示灯；⑥—AT89S52单片机；⑦—“Reset ”按钮； ⑧—面包板；⑨—专用电机控制接口插座 3、运用C 语言编程，运用编译器编译生成可执行文件并下载到单片机，用串口调试软件查看单片机输出信息。 ①建立用户文件夹，方便管理程序，拷入编译所需头文件。 ②进入编程系统（Keil uVision2 IDE ）： 1）新建项目工程（*.uv2）：Project →New Project ，命名，保存在新建立的用户文件夹内；选择单片机生产公司及类型：Atmel 、AT89S52。 2）新建C 程序文件：File →New ；编辑好程序，保存为*.c 的文件。注意程序关键字的拼写，英文标点，字母的大小写等。 3）添加C 程序到项目工程：Source Group 1右键单击→Add Files to Group Source 。Source Group 1前面出现+号，单击它出现刚才添加的C 程序文件名，单击此C 文件，Keil 会自动识别关键字，并以不同的颜色提示用户加以注意，这样会使用户少犯错误，有利于提高编程效率。 4）生成执行文件十六进制目标代码文件(*.hex)：Target 1 右键单击→Option for target ‘Target 1’→Output →选中“Create Hex Fi ：”→连接编译生成可执行文件*.hex 。编译要求没有错误产生，允许出现警告。 ③进入下载系统（SL ISP ）： 1）参数选择：并口LPT1；下载速度选择TURBO 模式；单片机型号：AT89S52； 2）选择执行文件：Flash →*.hex ； （2）ISP 下载线 ① ② ③ ④ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑤
文章编号 2 2 2 架空电力线路巡线机器人的研究综述Ξ 张运楚 梁自泽 谭民 中国科学院自动化研究所复杂系统与智能科学重点实验室 北京 摘要 回顾了国内外架空电力线路巡线机器人的研究现状 分析了几种巡线机器人的结构特点及存在的问题 详细探讨了巡线机器人避障!工作电源及线路故障探测等关键技术 最后 展望了架空线路巡线机器人的发展趋势和应用前景 关键词 巡线机器人 架空电力线 故障探测 避障 中图分类号 ×° 文献标识码 ΜοβιλεΡοβοτφορΟ?ερηεαδΠοωερλινεΙνσπεχτιον αΡε?ιεω ≠∏ 2 ∏ 2 × (ΚεψΛαβορατορψοφΧομπλεξΣψστεμσανδΙντελλιγενχεΣχιενχε,ΙνστιτυτεοφΑυτοματιον,ΧηινεσεΑχαδεμψοφΣχιενχεσ,Βει?ινγ ,Χηινα) Αβστραχτ:× √ √ √ × √ ∏ ∏ √ 2 ∏ √ ∏ ∏ ∏ ? √ √ √ Κεψωορδσ: √ ∏ √ 1引言(Ιντροδυχτιον) 采用高压和超高压架空电力线是长距离输配电力的主要方式 电力线及杆塔附件长期暴露在野外 因受到持续的机械张力!电气闪络!材料老化的影响而产生断股!磨损!腐蚀等损伤 如不及时修复更换 原本微小的破损和缺陷就可能扩大 最终导致严重事故 造成大面积的停电和巨大的经济损失 因此 电力公司要定期对线路设备巡检 及时发现早期损伤和缺陷并加以评估 然后根据缺陷的轻重缓急 以合理的费用和正确的优先顺序 安排必要的维护和修复 从而确保供电可靠性 目前 对输电导线进行巡检的方法主要有两种 地面目测法 采用肉眼或望远镜对辖区内的电力线进行观测 由于输电线路分布点多面广!地理条件复杂 巡线工人需要翻山越岭!涉水过河!徒步或驱车巡检 这种方法劳动强度大 工作效率和探测精度低 可靠性差 航测法 直升飞机巡线 直升飞机沿输电线路飞行 工作人员用肉眼或机载摄像设备观测和记录沿线异常点的情况 这种方法尽管距离接近 提高了探测效率和精度 但电力线从观察者或摄录设备的视野中快速通过 增加了技术难度 运行费用较高≈ 移动机器人技术的发展 为架空电力线路巡检提供了新的移动平台 巡线机器人能够带电工作 以一定的速度沿输电线爬行 并能跨越防震锤!耐张线夹!悬垂线夹!杆塔等障碍 利用携带的传感仪器对杆塔!导线及避雷线!绝缘子!线路金具!线路通道等实施接近检测 代替工人进行电力线路的巡检工作 可以进一步提高巡线的工作效率和巡检精度 因此 巡线机器人成为巡线技术研究的热点 2国内外研究现状(Ρεσεαρχηστατυσατηομεανδαβροαδ) 巡线机器人的研究始于 世纪 年代末 日本!加拿大!美国等发达国家先后开展了巡线机器人 第 卷第 期 年 月机器人 ×? ≥ Ξ基金项目 国家 计划资助项目 收稿日期
W e r e s e r v e a l l r i g h t s i n t h i s d o c u m e n t a n d i n t h e i n f o r m a t i o n c o n t a i n e d t h e r e i n .R e p r o d u c t i o n , u s e o r
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毕业设计（论文）开题报告 自动化 智能循迹机器人设计(硬件部分) 一、课题的目的及意义 1. 研究目的 智能化作为现代社会的新产物，是以后的发展方向，随着信息技术的快速发展，智能化已经成为时代发展的需要，当人们遇到一些环境恶劣，不能人工完成的任务，可采用智能循迹机器人完成相关的任务，无需人为管理，即可完成预期所要达到或是更高的目标。基于生产现场和日常生活的实际需要，研究和开发智能循迹机器人具有十分重要的意义，可以提高劳动生产效率，改善劳动环境。近年来机器人的智能水平不断提高，并且迅速地改变人们的生活方式。 同遥控机器人不同，遥控机器人需要人为控制转向、启停和进退，而智能机器人则可以通过计算机编程来实现对其行驶方向、启停以及速度的控制，无需人为干预，它集中运用计算机、传感、信息、通信、导航及自动控制等技术，是典型的高技术综合体，是21世纪的科技制造点之一。随着机器人工业的迅速发展，关于机器人的研究也就越来越受到人们的关注，全国各高校也都很重视该课题的研究，可见研究意义重大，本设计就是对智能机器人的初步研究和设计，设计好的智能循迹机器人具有自动循迹、躲避障碍物等功能。 2. 研究意义 根据学校对嵌入式系统开发的需求，依据提高学生实际动手操作能力和思考能力，加强学生对现实生活中嵌入式系统的应用为参照物，智能循迹机器人全新的设计模板，良好的电路设计，机电组合，系统开发，是加强学生学习兴趣的动源，使学生可以充分发挥自主动手能力。使学生从理论到实践的运用。 二、国内外研究概况及发展趋势 现代智能机器人发展很快，从智能玩具到其它各行业都有实质成果。其基本可实现循迹、避障、检测贴片、寻光入库、避崖等基本功能，这几届的电子设计大赛智能机器人又在向声控系统发展。比较出名的飞思卡尔智能小车更是走在前列。本次设计主要实现循迹避障这两个功能。 智能机器人的发展现状智能机器人是第三代机器人，这种机器人带有多种传感器能够将
2011年全国职业院校技能大赛高职组机器人赛项 自动机器人平台说明 目录 第一章自动机器人平台概述 (3) 1.1 自动机器人平台的总体构成...........................................................................................3 1.2 自动机器人平台按键部分...............................................................................................4 1.3 机器人平台的充电...........................................................................................................4 第二章自动机器人平台系统结构. (4) 2.1自动机器人平台机械部分................................................................................................4 2.1.1 机器人平台机械部分组成...........................................................................................4 2.1.2 机器人平台运动详解...................................................................................................5 2.2 自动机器人平台控制系统...............................................................................................5 2.2.1 概述..............................................................................................................................5 2.2.2 主控制板. (5) 2.2.3 巡线传感器..................................................................................................................9 2.2.4 传感器信号处理板.....................................................................................................10 2.2.5 电机驱动板................................................................................................................12 2.3 机器人平台控制程序.....................................................................................................14 2.3.1 控制程序流程图 (15) 2.3.2 软件函数说明............................................................................................................17 第三章自动机器人平台的装配和调试 (18)
单光感巡线教学设计 乐清市淡溪镇第二学侯晓辉一、教学内容与分析 巡线就是机器人沿着地面的一条线走，基本原理就是通过检测反射回来的光的强度来判断机器人与线的位置偏差有多少。本课教学内容单光感寻线是巡线任务中最基础的方式，是光电传感器在机器人上的应用。通过光电传感器测试反射光强度来辨别颜色，在安装光电传感器之后，需要编写程序实现。 二、教学目标 1、了解光电传感器的工作原理。 2、掌握用光电传感器识别黑色和白色的方法。 3、理解巡线传感器与条件判断语句、循环语句的综合运用。 4、逐步掌握根据实际环境调试机器人的方法。 5、感受探究性学习“发现问题、分析问题和解决问题”的过程。 6、体会“迁移”、“比较”的方法对学习的帮助与促进作用。 7、乐于进行自主学习与创造活动，体验完成任务后成功的喜悦。 三、教学重难点 1、理解判断语句、循环语句的含义。 2、掌握利用光电传感器识别黑色和白色的方法。。 四、教学准备 乐高机器人（EV3），利用黑色胶布贴出的环形路线图，多媒体设备，多媒体课件。 五、设计理念 （一）“授人以渔”比“授人以鱼”更重要 在教学活动中，学生掌握一定的知识和技能是必需的，但与此同时更应注重掌握过程与方法，培养能力，促进学生的发展。知识与技能是基础，能力（过程）与方法是核心。本课在新知识和新技能的学习过程中，设计了感受探究学习的过程，体会迁移与比较的学习方法，基础与核心相互渗透与交融，但更关注教与学的过程，注重学生能力的培养。 （二）智能机器人课程是能力培养的工具和载体 智能机器人作为多种科学技术的融合体，天生就深受青少年的喜爱。青少年学生学习智能机器人课程，不应是学习如何使用一种智能机器人，不应是仅仅学习智能机器人技术本身，而是通过课程的学习培养动手能力、思维能力和创造能力。 （三）丰富有趣、注重体验的课堂更能提高学习效率、促进学生发展 心理学研究表明，多种方式和手段的刺激，能有效提高和强化同一内容的学习效率。本课在设计过程中，采用表演的形式，使用贴近学生生活实际的例子，课堂丰富有趣，学生感兴趣爱学。同时，智能机器人的课堂是“做中学”的模式，注重体验的过程，学生在课堂上有大量动手实践的机会，学生乐学。这样的课堂更能提高学习效率，促进学生发展。 六、教学过程
实验报告 （理工类） 课程名称: 机器人创新实验 课程代码: 学生所在学院: 机械工程学院 年级/专业/班: 2014级机电一班 学生姓名: 学号: 实验总成绩: 任课教师: 韦兴平 开课学院: 机械工程学院 实验中心名称: 机械工程基础实验中心
一设计题目 利用Arduino设计搭建智能巡线小车 二小组成员分工 姓名学号班级任务分工 袁成 三实验内容（图文记录平时上课关键知识） 1、小灯延时闪烁实验：小灯延时一秒闪烁一次，指令：delay(xx)。应用举例：delay(500); 实验一的步骤把开发板连到PC机上； （2.采用杜邦线把红外探头VCC和GND分别连接到开发板的5V和地，OUT端连到开发板的任意一个模拟量输入端口； （3.设置对应的模拟量输入端口为输入模式； （4.读取模拟量端口的值； （5.打开串口并设置波特率； （6.打开串口监视器，拿一物体遮挡在红外探头前方并移动，观察串口监视器中读取的模拟量值是否变化； （7.观察串口监视器界面的运行结果，如不符合预期设计要求，则重复修改及下载程序，直到符合要求为止。 指令：(xx)。打开串口并设置通信波特率。应用举例：(9600) ; //打开串口并设置通信波特率为9600。 指令：(val)。在串口监视器中显示变量val的值。应用举例：(val) ; //在串口监视器中显示变量val的值。 3、红外线对管实验： 前端红外探头输出是模拟电压，中控板通过电压比较器LM339模拟电压转化为高电平或者低电平两种结果，便于程序进行判断。以第一路红外探头来说明它的工作原理，IN1-为可调电阻调节的电压输入端，IN+为探头输出的电压，当IN1-大于 IN+电压时，对应的OUT1输出电压接近0V，此时，第一路的LED灯亮；当IN1-小于 IN+电压时，对应的OUT1输出电压接近5V，第一路的LED灯灭。调节可调电阻旋钮，可以改变IN-参考电压值。 指令：pinMode(pin, mode)。将一个引脚配置成输入或者输出模式。应用举例：pinMode(7, INPUT); // 将引脚7定义为输入接口；pinMode(5, OUTPUT); // 将引脚7定义为输出接口。指令：int analogRead(pin)。读取模拟输入引脚的值，并将其表示为0至1023之间的数值，对应0至5V的电压。应用举例：val = analogRead(0); // 读取模拟接口0的值，并赋值给val。 4、超声波测距实验：超声波距离测试。 6、小车循迹实验 四最终作品设计方案（图文说明设计作品原理）（20分） 1、小车循迹原理 巡线小车红巡线原理采用了红外线探测法，即利用红外线在不同颜色的物体表面具有不同的反射性质的特点，在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光，当红外光遇到白色纸质地板时发生漫反射，反射光被装在小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收，小车上的接收管接收不到红外光。单片机就是否收到反射回来的红外光为依据来确定黑线的位置和小车的行走路线。红外探测器探测距离有限，一般最大不应超过3cm。 2、设计要求 （1）自动寻迹小车从安全区域启动。 （2）小车按指定路线运行，自动区分直线轨道和弯路轨道，在指定弯路处拐弯，实现灵活前
第一章绪论 §1.1研究背景及意义 电力系统最重要的任务是提供高质量和高可靠性的电力。电力传输必须依靠高压输电线路，它的安全稳定运行直接影响电力系统的可靠性。由于输电线路分布点多、面广，绝大部分远离城镇，所处地形复杂，自然环境恶劣，且电力线及杆塔附件长期暴露在野外，会受到持续的机械张力、电气闪络、材料老化的影响而产生断股、磨损、腐蚀等损伤，如不及时修复更换，原来微小的破损和缺陷就可能扩大，最终导致严重事故，造成大面积停电，从而造成极大的经济损失和严重的社会影响。所以，必须对输电线路进行定期巡视检查，随时掌握和了解输电线路的运行情况以及线路周围环境和线路保护区的变化情况，以便及时发现和消除隐患，预防事故的发生，确保供电安全。目前，对输电线路的巡检主要采用两种方法，即地面人工目测法和直升飞机航测法。前者的巡检精度低，劳动强度大，且存在巡检盲区。部分地区大雪封山时，车辆和行人无法进入(如图1.1所示)；在深山还有野兽出没，这给巡视人员带来了很大的安全隐患；后者则存在飞行安全隐患且巡线费用昂贵(如图1.2所示)。如果用直升机巡视替代地面巡视，则每100公里1年巡视费用同塔双回线需217.92万元（单回线136万元）。如果用直升机在整个东北电网覆盖地区巡视则需超过5000万元。费用过于昂贵，直接限制了直升机巡视的广泛推广。 由于巡线机器人可以克服上述缺陷，因此，巡线机器人已成为特种机器领域的一个研究热点。巡线机器人不仅可以减轻工人巡线的劳动强度，降低高压输电的运行维护成本，还可以提高巡检作业的质量和科学管理技术水平，对于增强电力生产自动化综合能力，创造更高的经济效益和社会效益都具有重要意义。 巡线机器人悬挂于架空避雷线上，并以此为行驶作业路径，通过自动控制方式完成输电线路巡检作业，及对线路的机械电气故障，包括绝缘子劣化和污秽、导线的机械破损、连接金具机械松脱等故障进行检测。其特殊的作业环境要求机器人能够沿输电导线全程运行，包括沿输电导线的直线段和耐张线段实现滚动爬行，跨越及避让悬垂线夹、悬垂绝缘子、防振锤、耐张线夹等结构型障碍物。 因此，机器人的本体设计是整机设计中一个相当重要的部分，需经过多次反复才能完成；在进行机器人结构分析和设计时，需要建立一定的实验环境(导线物理模型、障碍物等)，对样机进行多次实验以检验其是否能达到预期的目标，这就导致其设计的周期长、设计效率低以及改型工作量大等缺点。此外，样机的单机制造增加了成本。在竞争的市场条件下，基于物理样机的设计验证过程严重
一、前言 在机器人竞赛中，“巡线”特指让机器人沿着场地中一条固定线路（通常是黑线）行进的任务。作为一项搭建和编程的基本功，巡线既可以是独立的常规赛比赛项目，也能成为其他比赛项目的重要技术支撑，在机器人比赛中具有重要地位。 二、光感中心与小车转向中心 以常见的双光感巡线为例，光感的感应中心是两个光感连线的中点，也就是黑线的中间位置。而小车的转向，是以其车轮连线的中心为圆心进行的。很明显，除非将光感放置于小车转向中心，否则机器人在巡线转弯的过程中，探测线路与做出反应之间将存在一定差距。而若将光感的探测中心与转向中心重合，将大幅提升搭建难度并降低车辆灵活性。因此，两个中心的不统一是实际存在的，车辆的转向带动光感的转动，同时又相互影响，造成机器人在巡线时对黑线的反应过快或者过慢，很多巡线失误由此产生。
所以在实际操作中，一般通过程序与结构的配合，在程序中加入一定的微调动作来弥补其中的误差。而精准的微调，需要根据比赛场地的实际情况进行反复调试。 三、车辆结构 巡线任务的核心是让机器人小车按照场地中画出的路线行进，因此，根据任务需要选择合适搭建方式是完成巡线任务的第一步。 1、前轮驱动 前轮驱动的小车一般由两个动力轮和一个万向轮构成，动力轮位于车头，通过左右轮胎反转或其中一个轮胎停转来实现转向，前者的转向中心位于两轮胎连线中点，后者转向中心位于停止不动的轮胎上。由于转向中心距离光感探测中心较近，可以实现快速转向，但由于机器人反应时间的限制，转向精度有限。 2、后轮驱动
后轮驱动的小车结构和转向中心与前轮驱动小车类似，由于转向中心靠后，相对于前轮驱动的小车而言，位于车尾的动力轮需要转动较大的幅度，才能使车头的光感转动同样角度。因此，后轮驱动的小车虽转向速度较慢，但精度高于前轮驱动小车。对于速度要求不高的比赛而言，一般采用后轮驱动的搭建方式。 3、菱形轮胎分布 菱形轮胎分布是指小车的两个动力轮位于小车中部，前后各有一个万向轮作为支撑。这样的结构在一定程度上可以视为前轮驱动和后轮驱动的结合产物，转向速度和精度都介于两者之间。这种结构的优势在于转向中心位于车身中部，转弯半径很小，甚至能以自身几何中心为圆心进行原地转向，适合适用于转90°弯或数格子行进等一些比较特殊的巡线线路。 这种结构最初应用于RCX机器人足球上，居中的动力源可以让参赛选手为机器人安装更多的固定和防护装置，以适应比赛中激烈的撞击，具有很好的稳定性。而对于NXT机器人而言，由于伺服电机的形状狭长不规律，将动力轮位于车身中部的做法将大幅提升搭建难度，并使车身重心偏高，降低转
电子科技大学 实验报告 学生姓名：涂冬冬等学号：280800300 指导教师：任玉琢 实验地点：科研楼A221 实验时间：2010年10月28日一、实验室名称： 机器人远程控制国际联合实验室 二、实验项目名称： Legao巡线机器人 三、实验原理： 机器人通过检测反射回来的光的强度来判断机器人与线的位置偏差。双光感巡线的逻辑运算直接判断两个光感的接收到的光的强度。如果左边的光感检测到黑，就左转（机器人位置右偏）。如果右边的光感检测到黑，就右转（机器人位置左偏）。如果2个光感都没检测到黑线，就直走（机器人位置合适）。 特别注意：小车速度过快，导致小车冲出线外，此时机器人也检测不到黑线。调节速度，避免出现此种情况。
四、实验目的： 1、熟悉lejos软件的操作 2、了解基于legao的巡线机器人的基本原理 3、初步掌握Java语言编程 五、实验内容 搭建巡线机器人平台 安装软件平台 编写巡线程序 六、实验器材 NXT1个，马达2个，光电传感器2个，电池6节，车轮、轴、销
若干 七、实验步骤 1.搭建巡线机器人 1)准备NXT 2)连接马达 3)固定马达 4)连接轮子 5)安装前轮 6)安装光电传感器 2.安装软件平台 1)安装Java 开发工具包JDK（Java Development Kit） 2)安装乐高USB 驱动程序 3)安装Lejos 4)安装Libusb，刷新NXT的Firmware 5)解压、运行Eclipse 3.程序调试 4.小车巡线 八、实验数据及结果分析：
九、实验结论： 1、通过本次实验、验证了Lego机器人，制作巡线机器人的可操作性；2,、在了解到各个部件及其功能特性组织的前提下，对车的组件进行拼装，得到一部性能稳定，可靠性高的巡线线小车； 3、所制作好的单传感器能在两条黑线与白线之间按迹行走； 十、总结及心得体会： 通过本次实验，加深了我们对巡线机器人的了解，更进一步的掌握了各部件之间的功能特性，让我们在更多的实验当中灵活利用各个部件以实现结构更加复杂，功能更加强大的机构或机器。在实验中要 注意各个部件之间的连接是否稳定，是否能完成既定项目的要求。
? 195 ?ELECTRONICS WORLD ?技术交流 互联网浪潮下安防行业高速发展，安防作为工厂安全的第一道屏障，是整个工厂安全守护者，十分重要。当前巡检机器人在整个安防行业展开，巡检机器人的建设也正在从“传统”向“技防”转型，为工厂提供安全与便利，从而推动和谐社会建设。本文介绍了巡检机器人的设计。 1 巡检机器人整体系统设计 巡检机器人主要运用于工厂车间、写字楼、教学楼、仓库等需要安全管理的场所，它由运动底盘、摄像头、单片机、激光雷达、超声波、红外、无线传输模块、各种环境传感器等构成，采用室内定位技术、FPV 视频实时传输技术、计算机视觉技术、物联网技术等，实现了自动巡航、自动报警、远程监控等功能。它可以帮助人们自动巡检办公楼或其他需要安全管理的场所，按照程序设定，对指定工作区域进行定时巡检。 基于STM32的智能巡检机器人的设计 苏州市职业大学 韦婷婷 朱泓金 蔡 瑞 周 鑫 周星禹项目基金： 1、2017年江苏省高等职业教育高水平骨干专业建设项目[苏教高（2017）17号]：应用电子技术。 2、2018年江苏省大学生创新创业训练计划项目（项目编号：201811054012Y ）：智能巡检机器人的设计与实现。 3、2018年苏州市职业大学研究性课程（项目编号：SZDYKC-180710）：基于STM32 智能小车的设计与实现。图1 系统结构框图 2 环境测量系统方案设计 环境测量系统主要以工厂环境检测为主要目的， 我们利用传感器以及一些外设装置帮助巡检机器人实时 对工厂环境进行实进行数据检测并采集,然后将收到的 信息实时传送给处理器,让巡检机器人通过完成处理器 下达的命令对工厂内部的温度，湿度，可燃气体和有毒 气体进行检测,再实时将工厂内部环境反馈给用户端。 系统以STM32F103系列单片机为主,外设MQ-2烟雾气敏 传感器模块（潘光良，李军，家庭巡视机器人环境感知系统设计，齐鲁工业大学学报，2018年第5期55-58页，DOI:10.16442/https://www.doczj.com/doc/953675762.html,ki.qlgydxxb.2018.05.011.）、DS18B20温度传感器和HC-SR04超声波测距传感器等模块。巡检机器人将巡检中得到的数据显示在LED 屏上，如果在巡检过程中检测到某项值超出系统安全值就会报警。 3 MCU模块设计 MCU 模块采用的意法半导体的STM32F103ZET6。该芯片内核采用Cortex M3内核，主频最高可达72MHz ，有丰富的外部接口，多个基本和高级定时器(STMicroelectronics.STM32F103x8 and STM32F103xB datasheet [EB/OL].https://https://www.doczj.com/doc/953675762.html,/resource/en/datasheet/cd00161566.pdf.)。MCU 模块主要用于控制WiFi 通 图2 激光定位原理图 （下转第197页）
机器人设计方案 一、设计要求 设计一具有独立前进、转弯、后退、避障、救人等功能的救援机器人。 二、设计任务 1.电子控制组：设计好控制电路及原理图，各类传感器电路及稳压电源，并制作成 独立模块，按程序要求进行调试（超声波、雷达和红外线传感器的感应距离）。 2.机械设计组：设计机器人各部分结构（包括机械手、身躯、底盘）以及各类传感 器模块的安装。 3.程序设计组：按照具体设计要求进行编程及调试、烧录等工作。 三、设计思路 机器人在封闭场地内利用红外线传感器自动搜索安装了红外线发射管的洋娃娃。 一旦发现目标便向目标靠近，途中发现障碍物则侧移距离L或转弯角度a然后继续前进，当机器人与洋娃娃之间距离达到S（此时红外线传感器比超声波传感器或雷达优先级更高）时，触发控制机械臂抓向小人，机械臂的“手指”部分装有压力传感器（或轻触开关代替触觉传感器实现），当抓紧小人时触发单片机控制（入口设一200W 白炽灯光感返回或者程序倒退返回）机器人返回，并翻转电机松开洋娃娃。 四、场地模拟 有一封闭场地并设立一入口， 反转松开小人并复位。 五、机器人运作流程图：
六、 电路模块设计 1.超声波发射电路：
2.超声波接收电路： 4.红外线接受电路 5.直流电机的驱动电路 6.5V 与12V 直流电源电路 7.压力或触觉传感器 8.步进电机驱动电路（1）：
步进电机驱动电路（2） 环境虚拟到内存以二维数组 存储（一个元素代表一个固 机器行走时记录行走过的位 置（只有正向行走时才记录）。 机器人救援分成三部分：循迹、 救援、返回。循迹又分找到前 和找到后（大概方位）。 4、 个部分流程图如下： 机器人俯视图 可以保证只接受到一个直线放 向的红外线而不被其他方向的 红外线干扰，在机器人前方装 有5个或7个红外线接收头，数目越多搜索越精确。
一、冃U 言 在机器人竞赛中，“巡线”特指让机器人沿着场地中一条固定线路（通常是黑线）行进的任务。作为一项搭建和编程的基本功，巡线既可以是独立的常规赛比赛项目，也能成为其他比赛项目的重要技术支撑，在机器人比赛中具有重要地位。 二、光感中心与小车转向中心 以常见的双光感巡线为例，光感的感应中心是两个光感连线的中点，也就是黑线的中间位置。而小车的转向，是以其车轮连线的中心为圆心进行的。很明显，除非将光感放置于小车转向中心，否则机器人在巡线转弯的过程中，探测线路与做出反应之间将存在一定差距。而若将光感的探测中心与转向中心重合，将大幅提升搭建难度并降低车辆灵活性。因此，两个中心的不统一是实际存在的，车辆的转向带动光感的转动，同时又相互影响，造成机器人在巡线时对黑线的反应过快或者过慢，很多巡线失误由此产生。 所以在实际操作中，一般通过程序与结构的配合，在程序中加入一定的微调动作来弥补其 中的误差。而精准的微调，需要根据比赛场地的实际情况进行反复调试。 三、车辆结构 巡线任务的核心是让机器人小车按照场地中画出的路线行进，因此，根据任务需要选择合适搭建方式是完成巡线任务的第一步。 1、前轮驱动 前轮驱动的小车一般由两个动力轮和一个万向轮构成，动力轮位于车头，通过左右轮胎反转或其中一个轮胎停转来实现转向，前者的转向中心位于两轮胎连线中点，后者转向中心位于停止不动的轮胎上。由于转向中心距离光感探测中心较近，可以实现快速转向，
但由于机器人反应时间的限制，转向精度有限。 2、后轮驱动 后轮驱动的小车结构和转向中心与前轮驱动小车类似，由于转向中心靠后，相对于前轮驱动的小车而言，位于车尾的动力轮需要转动较大的幅度，才能使车头的光感转动同样角度。因此，后轮驱动的小车虽转向速度较慢，但精度高于前轮驱动小车。对于速度要求不高的比赛而言，一般采用后轮驱动的搭建方式。 3、菱形轮胎分布 菱形轮胎分布是指小车的两个动力轮位于小车中部，前后各有一个万向轮作为支撑。这样的结构在一定程度上可以视为前轮驱动和后轮驱动的结合产物，转向速度和精度都介于两者之间。这种结构的优势在于转向中心位于车身中部，转弯半径很小，甚至能以自身几何中心为圆心进行原地转向，适合适用于转90°弯或数格子行进等一些比较特殊的巡线线路。 这种结构最初应用于RC灿器人足球上，居中的动力源可以让参赛选手为机器人安装更多的固定和防护装置，以适应比赛中激烈的撞击，具有很好的稳定性。而对于NXT机器人而言，由于伺服电机的形状狭长不规律，将动力轮位于车身中部的做法将大幅提升搭建难度，并使车身重心偏高，降低转弯灵活性。 4、四轮驱动 四轮驱动的小车四个轮胎都有动力，能较好地满足一些比赛中爬坡任务的需要。小车的转向中心靠近小车的几何中心，因此能进行原地转弯运动，具有较好的灵活性，特别适用于转90 °弯或数格子行进等任务一些比较特殊的巡线线路。虽然与后轮驱动小车相比，转向中心比较靠前，转向精度较小，但四轮驱动小车没有万向轮，转弯需要靠四个轮胎同时与地面摩擦，加大转弯的阻力，因而转弯精度应介于菱形轮胎分布的小车和后轮驱动小车之