基于C5单片机设计的擂台机器人
武汉工程大学
计算机科学与工程学院综合设计报告
设计名称：嵌入式综合设计
设计题目：擂台机器人程序设计
学生学号：
专业班级：
学生姓名：
学生成绩：
指导教师（职称）：
完成时间：
武汉工程大学计算机科学与工程学院制
说明：
1、报告中的第一、二、三项由指导教师在综合设计开始前填写并发给每个
学生；四、五两项（中英文摘要）由学生在完成综合设计后填写。
2、学生成绩由指导教师根据学生的设计情况给出各项分值及总评成绩。
3、指导教师评语一栏由指导教师就学生在整个设计期间的平时表现、设计
完成情况、报告的质量及答辩情况，给出客观、全面的评价。
4、所有学生必须参加综合设计的答辩环节，凡不参加答辩者，其成绩一律
按不及格处理。答辩小组成员应由2人及以上教师组成。
5、报告正文字数一般应不少于5000字，也可由指导教师根据本门综合设
计的情况另行规定。
6、平时表现成绩低于6分的学生，取消答辩资格，其本项综合设计成绩按
不及格处理。
7、此表格式为武汉工程大学计算机科学与工程学院提供的基本格式（适用
于学院各类综合设计），各教研室可根据本门综合设计的特点及内容做适当的调整，并上报学院批准。
答辩记录表
学生姓名：学号：班级：答辩地点：J523实验室
答辩内容记录：
答辩成绩合计
分值
各项
分值
评分标准
实际
得分
合计
得分
备注25
10
在规定时间内能就所设计的内容
进行阐述，言简意明，重点突出，
论点正确，条理清晰。
15
在规定时间内能准确、完整、流
利地回答教师所提出的问题。
答辩小组成员（签字）：
年月日
成绩评定表
学生姓名：学号：班级：
类别合计
分值
各项
分值
评分标准
实际
得分
合计
得分
备注
平时表现10 10
遵守学习纪律，表现良好，积极完成综合设计任
务，无旷课、迟到、早退等情况。
设计
完成情况30
20
按照要求完成设计内容，方案合理，功能完善，
设计工作量饱满，能运用专业知识和技能去发现
与解决实际问题。
10
在设计过程中展现出了较强的学习能力、动手实
践能力、团队协作能力和创新意识。
报告质量35
10
报告格式规范，表述清晰，章节内容组织恰当。
符号统一，图表完备，符合规范要求。参考文献
数量在5篇以上，格式及引用符合要求。
15
报告内容翔实，结构严谨合理。课题背景介绍清
楚，综述充分。设计与实现等主要过程完整，论
述具体透彻。能运用所学专业知识对问题加以分
析和求解。无抄袭现象。
10
设计报告对整个设计过程进行了全面总结，体现
了收获，得出了有价值的结论或结果。
答辩情况25
10
在规定时间内能就所设计的内容进行阐述，言简
意明，重点突出，论点正确，条理清晰。
15
在规定时间内能准确、完整、流利地回答教师所
提出的问题。
总评成绩
指导教师评语
指导教师：（签字）日期：年月日
一、综合设计目的、条件、任务和内容要求：
设计目的：
1.学习使用掌握几种新型的传感器；
2.将这些传感器的信息进行综合处理；
3.应用C语言的各种知识；
4.学习编程技术和技巧
条件：
每人一套“C51+AVR版两轮教育机器人套件“
任务：
设计擂台机器人，在规定的场地内活动，搜索对手，找到对手，并将对手推出场地。
内容要求：
使用套件中的元件自行拼装，编程，自己动手制作
二、进度安排：
2015/3/3
掌握嵌入式基础，了解C51基础知识
2015/3/5
深入学习嵌入式知识
2015/3/9
模拟仿真C51单片机实验
2015/4/6
整机测试，程序试运行
2015/4/20
完善程序，优化设计，进行答辩
三、应收集资料及主要参考文献：
应学习的基础知识：
1.单片机基础知识
2.机器人设计基础
3.C语言程序设计
文献：
[1]赵德安，单片机原理与应用[M]，北京：机械工业出版社，2009
[2]陈黎明，传感器技术机器应用[M]，北京：清华大学出版社，2008
[3]秦志强，机器人辅助C程序设计[M]，北京：电子工业出版社，2013
[4]楼然苗，李光飞，51单片机设计实例[M]，北京：北航出版社，2005
四、综合设计（课程设计）摘要（中文）：
嵌入式系统装置一般都由嵌入式计算机系统和执行装置组成，执行装置也称为被控对象，它可以接受嵌入式计算机系统发出的控制命令，执行所规定的操作或任务。执行装置可以很简单，如小车上的一个小型的电机，当接收到某种信号时启动电机。基于AT89C51芯片的单片机与多种传感器和舵机的组合设计成的擂台小车就是一个嵌入式系统，通过传感器检测到的数据来做出判断，以执行各种命令，实现擂台格斗的功能。传感器是一种将非电量转换为电量信号的检测装置，灵活的运用它，可以赋予小车感知能力。
关键词：嵌入式系统；AT89C51;传感器；擂台小车
五、综合设计（课程设计）Abstract（英文）：
Embedded systems in general by means of embedded computer systems and actuators composed , the actuator is also known as the controlled object , it can accept an embedded computer system sends control commands , operate or perform specified tasks . Execution means may be as simple as a small trolley motor , the starter motor when receiving a signal . AT89C51 microcontroller chip based on a combination with a variety of sensors and servos designed the ring car is an embedded system , detected by the sensor data to make judgments, to execute various commands to achieve the ring fighting capabilities. The sensor is a non-power converted into electricity signal detection device , flexible use of it, you can give the perception of the car . Keywords：Embedded systems; AT89C51; Sensor; The ring car
目录
目录........................................................ I 摘要...................................................... II Abstract.................................................... II 第一章机器人设计绪论 (1)
1.1 目的与意义 (1)
1.2 制作条件 (1)
第二章机器人设计方案 (4)
2.1 机器人原理 (4)
2.2 超声波机器人 (4)
2.3 红外机器人 (5)
第三章单元模块设计 (6)
3.1 距离测量模块 (6)
3.2 液晶显示模块 (7)
3.3 循迹模块 (10)
第四章机器人控制程序设计 (12)
4.1 舵机控制 (12)
4.2 红外传感器控制 (13)
4.3 超声波传感器控制 (13)
4.4 LCD液晶显示器控制 (14)
第五章总结与分析 (19)
致谢 (20)
摘要
嵌入式系统装置一般都由嵌入式计算机系统和执行装置组成，执行装置也称为被控对象，它可以接受嵌入式计算机系统发出的控制命令，执行所规定的操作或任务。执行装置可以很简单，如小车上的一个小型的电机，当接收到某种信号时启动电机。基于AT89C51芯片的单片机与多种传感器和舵机的组合设计成的擂台小车就是一个嵌入式系统，通过传感器检测到的数据来做出判断，以执行各种命令，实现擂台格斗的功能。传感器是一种将非电量转换为电量信号的检测装置，灵活的运用它，可以赋予小车感知能力。
关键词：嵌入式系统；AT89C51;传感器；擂台小车
Abstract
Embedded systems in general by means of embedded computer systems and actuators composed , the actuator is also known as the controlled object , it can accept an embedded computer system sends control commands , operate or perform specified tasks . Execution means may be as simple as a small trolley motor , the starter motor when receiving a signal . AT89C51 microcontroller chip based on a combination with a variety of sensors and servos designed the ring car is an embedded system , detected by the sensor data to make judgments, to execute various commands to achieve the ring fighting capabilities. The sensor is a non-power converted into electricity signal detection device , flexible use of it, you can give the perception of the car .
Keywords：Embedded systems; AT89C51; Sensor; The ring car
第一章机器人设计绪论
随着科学的发展，在未来的几十年，大部分人类的体力劳动必将为智能机器人所替代，并且在抢险救灾、太空开发、资源探测等领域将发挥不可替代的作用。而机器人擂台赛是一个加强学术交流，互相提高的非常好的平台，因为只有实践才能出真知，只有勇于探索才可能有创新。基于51单片机设计的机器人能根据摇控接收模块的信号来控制电机正反转及快慢，从而制机器人的运动，并且机器人上的红外测距传感器还能判断对手的方位。
1.1 目的与意义
在社会不断发展的今天，人们越发的认识到了机器人技术的重要性，促使着机器人技术在不断地改革和创新当中，机器人的应用也在各个领域取得了重大进步，增加了可操作性和实际性。而在运动时也不仅限于单一操控，在机器人技术往高水平迈进的同时，对于其在执行任务时的的精确度拥有了更高的要求，运动的实时性和可靠性也在逐步提高。
目前，中国很多高等院校及公司都在不同领域研发机器人，例如足球机器人，勘测机器人，医疗救护机器人等等，人们开始认识到了在机器人领域有着很大的发展空间，而同时期的机器人比赛更是络绎不绝，而我们所设计的则是一款擂台赛的机器人。
我通过对中科欧鹏公司推出的产品——基于C51单片机设计的机器人——的学习，以及查阅相关材料，设计出了一款擂台机器人。它能够自动检测擂台边缘，对敌方进行侦测。它采用了红外传感器，超声波传感器和QTI传感器套件，组成了一个集环境感应，动态决策与规划，行为控制与执行等多种功能于一体的综合系统。以C语言进行运动程序的编写，最终实现一个能够参加擂台竞赛的机器人。
1.2 制作条件
根据机器人擂台的竞赛规则，以中科欧鹏公司生产C51单片机为基础，设计可应用于擂台竞赛的攻击型机器人的行为策略，设计具有竞争力的总体比赛方案。在进攻、防守时机器人用何种速度和方式行进，以及设计控制系统和比赛程序。在用教学机器人套件搭建的机器人上进行调试，根据问题进行进一步的完善以提高其竞争力。
1.2.1 硬件平台
图 1.0.1 AT89S52单片机
AT89S52 是一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程 Flash ，使得 AT89S52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S52 具有以下标准功能：8k 字节 Flash，256 字节 RAM，32 位 I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个 16 位定时器/计数器，一个 6 向量 2 级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至 0Hz 静态逻辑操作，支持2 种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM 、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止
1.2.2 软件平台
Proteus软件是英国Lab Center Electronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前比较好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。
Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。
是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MATLAB等多种编译器。
第二章机器人设计方案
本章简要介绍机器人的设计原理以及方案。以AT89S52单片机为控制主板，各路传感器为输入设备，通过编写程序来控制小车的动作。
2.1 机器人原理
擂台机器人包括五个模块，分别为电源模块、红外检测模块、声纳测距模、QTI循线模块以及液晶显示模块。电源采用可以安装四节五号电池的电池盒，红外检测以及QTI模块都为红外传感器集成套件，超声波模块（声纳）使用的是HC-SR04传感器，最后采用LCD液晶显示器来输出测出的距离和检测到的数据。它们的关系如下图所示：
图2-1 各部分关系图
2.2 超声波机器人
根据比赛规则和要求，经过分析，设计以超声波传感器为主的擂台小车。在小车上安装超声波传感器的目的是为了确定目标的具体位置，以此来采取相应的行动。采用声纳的原因是因为其测量距离较远、精度较高。根据场地的设计，给小车安装QTI循迹传感器套件，以此检测自身所处是否为场地内的擂台上，避免走出擂台。
第一步，为小车提供必要的功能函数，实现小车的前进、后退、左转、右转。这里设计两个方面，一是软件，二是硬件。硬件部分是要理解舵机的驱动原理，即通过某种频率的脉冲信号来控制舵机的转动速度和方向。软件也就是程序，通过C语言编程来实
现对硬件的控制，这里是要求使单片机的I/O 口输出适当的脉冲信号。
第二步，先掌握HC-SR04的工作原理，并且连接好电路，最后编写C 程序来驱动超声波传感器。
第三步，实现小车对敌人的搜索功能。 第四步，制定相应的作战策略。
2.3 红外机器人
红外机器人是以红外传感器来实现对目标的检测的。通过红外信号的有无返回来判断目标是否被检测到，在小车中的功能与声纳的用法相似，设计方案相同，在第三章中会介绍红外传感器的应用，这里不做赘述。
否
图 2.2 结构流程
第三章单元模块设计
在第二章中，简要介绍了擂台小车设计原理以及硬件选材，包括设计思路与设计方案等。在第二章的基础上，本章为各个模块的设计进行详细介绍。
3.1 距离测量模块
超声波传感器是一款通过超声波发射装置发出超声波，根据接收器接到超声波时的时间差就可以知道距离了。这与雷达测距原理相似。超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。小车的距离测量模块正是用超声波传感器设计的。
3.1.1 超声波传感器工作原理
图 3.1 超声波传感器
控制口发一个 10US 以上的高电平,就可以在接收口等待高电平输出.一有输出就可以开定时器计时,当此口变为低电平时就可以读定时器的值,此时就为此次测距的时间,方可算出距离.如此不断的周期测,就可以达到你移动测量的值了。
3.1.2 控制方式
引脚定义：正面对传感器，从左至右依次为VCC、Trig、Echo、GND
应用方法：
(1)采用 IO 触发测距，给至少 10us 的高电平信号; （Trig控制端送一个10us 以上高电平）
(2)模块自动发送 8 个 40khz 的方波，自动检测是否有信号返回；
(3)有信号返回，通过 IO 输出一高电平，高电平持续的时间就是波的往返时间；（Echo接收端收到声波后输出高电平）
(4)超声波从发射到返回的时间．测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2;
图 3.2 超声波传感器时序图
以上时序图表明你只需要提供一个10uS以上脉冲触发信号，该模块内部将发出8个40KHz周期的电平并检测回波。一旦检测到有回波信号则输出回响信号。回响信号的脉冲宽度与所测的距离成正比。
由此用过发射信号到收到的回响信号时间间隔可以计算出距离。公式为：uS/58将单位化成厘米（CM），uS/148将单位化成英寸；距离=高电平时间*声速（340m/s）/2；建议测量周期为60ms以上，以防止信号对回响的影响。
3.1.3 注意事项
此模块不宜带电连接，如果要带电连接，则先让模块的GND端先连接，否则会影响模块工作。测距时，被测物体的面积不少于0.5 平方米且要尽量平整。否则会影响测试结果。
一种智能机器人系统设计和实现 我们从广泛意义上理解所谓的智能机器人，它给人的最深刻的印象是一个独特的进行自我控制的"活物".其实，这个自控"活物"的主要器官并没有像真正的人那样微妙而复杂。智能机器人具备形形色色的内部信息传感器和外部信息传感器，如视觉、听觉、触觉、嗅觉。除具有感受器外，它还有效应器，作为作用于周围环境的手段。这就是筋肉，或称自整步电动机，它们使手、脚、长鼻子、触角等动起来。我们称这种机器人为自控机器人，以便使它同前面谈到的机器人区分开来。它是控制论产生的结果，控制论主张这样的事实：生命和非生命有目的的行为在很多方面是一致的。正像一个智能机器人制造者所说的，机器人是一种系统的功能描述，这种系统过去只能从生命细胞生长的结果中得到，现在它们已经成了我们自己能够制造的东西了 嵌入式是一种专用的计算机系统，作为装置或设备的一部分。通常，嵌入式系统是一个控制程序存储在ROM中的嵌入式处理器控制板。事实上，所有带有数字接口的设备，如手表、微波炉、录像机、汽车等，都使用嵌入式系统，有些嵌入式系统还包含操作系统，但大多数嵌入式系统都是是由单个程序实现整个控制逻辑。嵌入式技术近年来得到了飞速的发展，但是嵌入式产业涉及的领域非常广泛，彼此之间的特点也相当明显。例如很多行业：手机、PDA、车载导航、工控、军工、多媒体终端、网关、数字电视…… 1 智能机器人系统机械平台的搭建 智能机器人需要有一个无轨道型的移动机构，以适应诸如平地、台阶、墙壁、楼梯、坡道等不同的地理环境。它们的功能可以借助轮子、履带、支脚、吸盘、气垫等移动机构来完成。在运动过程中要对移动机构进行实时控制，这种控制不仅要包括有位置控制，而且还要有力度控制、位置与力度混合控制、伸缩率控制等。智能机器人的思考要素是三个要素中的关键，也是人们要赋予机器人必备的要素。思考要素包括有判断、逻辑分析、理解等方面的智力活动。这些智力活动实质上是一个信息处理过程，而计算机则是完成这个处理过程的主要手段。 机器人前部为一四杆机构，使前轮能够在一定范围内调节其高度，主要功能是在机器人前部遇障碍时，前向连杆机构随车轮上抬，而遇到下凹障碍时前车轮先下降着地，以减小震动，提高整机平稳性。在主体的左右两侧，分别配置了平行四边形侧向被动适应机构，该平行四边形机构与主体之间通过铰链与其相连接，是小车行进的主要动力来源。利用两侧平行四边形可任意角度变形的特点，实现自适应各种障碍路面的效果。改变平行四边形机构的角度，可使左右两侧车轮充分与地面接触，使机器人的6个轮子受力尽量均匀，加强机器人对不同路面的适应能力，更加平稳地越过障碍，并且更好地保证整车的平衡性。主体机构主要起到支撑与连接机器人各个部分的作用，同时，整个机器人
机器人大赛策划书 为了展现我校科技创新水平，提高我校学生科技创新能力，为全校同学提供一个参与科技活动、进行科技创新的平台，机器人大赛作为我部科技节特色活动正式展开。为了能够使本届机器人大赛顺利举行，能够办出自己的特色，体现自己的水平，取得预期效果，现特作本届大赛策划书如下： 第一阶段：宣传动员阶段：__月__日——__月__日为了使更多的同学了解认识机器人大会的基本情况，使更多的同学参与到本次大赛中来，我部在宣传动员方面具体做如下安排： 1、成立机器人大赛机器人研发团队，本次大赛分两组，简单组和困难组，研发团队主要负责各项技术难点进行集体攻关。 2、在例会上，将举行机器人大赛的通知和有关注意事项告知各干事，要求各干事动员班级成员，届时将派分成员到场答疑。 3、我部将于__月__日在______举行大赛动员大会，届时将邀请__ __ __作动员报告，届时将对机器人大赛参赛内容和具体流程作简单介绍。 4、科技部将以横幅、宣传板和广播稿等形式进行宣传。 5、本届机器人面向全校进行组队报名，截止时间为__月__日预期将不再接纳队伍 第二阶段：组织培训阶段：__月__——__月__
为了提高机器人大赛的技术含量，提高同学们的动手能力，我部将邀请研发团队成员和相关专业老师进行集体培训，具体时间初步安排在__ __。届时将根据实际情况进行调整。同时收齐个团队报名表，根据研发模型成本预算收缴个团队材料费用，并组织具体人员集体进料。 第三阶段：机器人调试阶段__月__日—__月__日 在____期间将安排专人为同学们调试提供调试场所和工具。我部决定将于__月__对各队机器人进行验收 第四阶段：机器人大赛：__月__日 本届机器人大赛决赛定于我部决定将于__月__月末于 ____楼举行，届时将邀请____________出席开幕式，最后根据成绩评出各组奖项。 本届机器人大赛奖项设置如下：各组将评出一等奖1名，二等奖2名，三等奖3名，优胜奖若干名，另设最佳组织奖，最佳外形奖，最佳创意奖，技术突破奖如干名，并由到场嘉宾为获奖团队进行颁奖。 机器人大赛作为我院得特色活动，对激发同学们的创新热情，提高同学们的创新意识和创新能力具有重大意义。希望同学们积极参加。在分团委各部门的密切合作下，共同办好本届机器人大赛。
智能机器人设计报告 参赛者：庆东肖荣于腾飞 班级：级应用电子技术 指导老师：远明 日期：年月日 一、元器件清单： ，，，，，，，蜂鸣器，光敏电阻，光敏三极管，电阻、电容若干，超亮及普通发光管。二、主要功能： 本设计按要求制作了一个简易智能电动车，它能实现的功能是：从起跑线出发，沿引导线到达点。在此期间检测到铺设在白纸下的薄铁片，并实时存储、显示在“直道区”检测到的薄铁片数目。电动车到达点以后进入“弯道区”，沿圆弧引导线到达点继续行驶，在光源的引导下，利用轻触开关传来的电信号通过障碍区进入停车区并到达车库，完成上述任务后能够立即停车，全程行驶时间越少越好。 本寻迹小车是以有机玻璃为车架，单片机为控制核心，加以减速电机、光电传感器、光敏三极管、轻触开关和电源电路以及其他电路构成。系统由通过口控制小车的前进后退以及转向。寻迹由超亮发光二极管及光敏电阻完成，避障由轻触开关完成，寻光由光敏三极管完成。 并附加其他功能： ．声控启动 ．数码显示 ．声光报警 三、主体设计 车体设计 左右两轮分别驱动，后万向轮转向的方案。为了防止小车重心的偏移，后万向轮起支撑作用。对于车架材料的选择，我们经过比较选择了有机玻璃。用有机玻璃做的车架比塑料车架更加牢固，比铁制小车更轻便，美观。而且裁减比较方便！ 电机的固定采用的是铝薄片加螺丝固定，非常牢固，且比较美观。 轮子方案 在选定电机后，我们做了一个万向轮，万向轮的高度减去电机的半径就是驱动轮的半径。轮子用有机玻璃裁出来打磨光华的，上面在套上自行车里胎，以防止打滑。 万向轮 当小车前进时，左右两驱动轮与后万向轮形成了三点结构，这种结构使得小车在前进时比较平稳。
擂台机器人运动控制系统的设计 摘要 本文论述了一个以凌阳SPCE061A单片机和国家半导体LMD18200电机驱动芯片为控制核心的擂台机器人运动控制系统的硬件设计及软件开发的过程。首先介绍了擂台机器人在我国的发展现状以及未来的发展趋势，并对南京工业大学机器人武术擂台赛项目竞赛规则加以说明。接着阐述了系统的设计思路并通过介绍所使用的各元件的规格、参数、性能等对选型条件和理由加以说明。之后分别介绍了硬件电路和基于该电路的软件的工作流程和设计思想，主要包括电机的基本控制原理、PWM信号的产生和处理、系统电源的分配设计等。并在附录中附有使用CAD软件(Protel99 SE)绘制的系统原理图和印刷电路板，以及以C语言和汇编语言编写的基本驱动控制程序。 关键词：擂台机器人SPCE061A单片机LMD18200电机驱动芯片PWM控制
The design of a tournament robot’s motion control system Abstract This thesis introduces the hardware and software design process of a tournament robot’s motion control system which based on SPCE061A(Sunplus) and LMD18200(National Semiconductor). It introduces the current situation and prospects in future of tournament robot’s development in China, and the rules of robot combat tournament in Nanjing University of Technology. Moreover, it elaborates the system’s design philosophy and introduces the properties of components which are in use to illustrate the reason of choice. In addition it describes the circuit and the software which based on it. Mainly about the basic motor control theory, PWM signal generation and processing, power distribution system design. And in the appendix attached to schematic drawing and PCB drawing of the system as well as the basic motor driving programs in C and assembly language. Keywords: Tournament robot; MCU SPCE061A; Motor driving chip LMD18200; PWM control;
基于单片机及传感器的机器人设计与实现 摘要:本设计基于单片机及多种传感器，完成了一个自主式移动机器人的制作。单片机作为系统检测和控制的核心，实现对机器人小车的智能控制。反射式红外光电传感器检测引导线，使机器人沿轨道自主行走；使用霍尔集成片，通过计车轮转过的圈数完成机器人行走路程测量；接近开关可探测到轨道下埋藏的金属片，发出声光信息进行指示，并能实时显示金属片距起点的位置。 关键词：单片机; 机器人; 传感器 1前言 机器人技术是融合了机械、电子、传感器、计算机、人工智能等许多学科的知识，涉及到当今许多前沿领域的技术。一些发达国家已把机器人制作比赛作为创新教育的战略性手段。如日本每年都要举行诸如“NHK杯大学生机器人大赛”、“全日本机器人相扑大会”、“机器人足球赛”等各种类型的机器人制作比赛，参加者多为学生，旨在通过大赛全面培养学生的动手能力、创造能力、合作能力和进取精神，同时也普及智能机器人的知识.[1] 开展机器人的制作活动，是培养大学生的创新精神和实践能力的最佳实践活动之一，特别是机电专业学生开展综合知识训练的最佳平台。本文针对具有引导线环境下的路径跟踪这一热点问题，基于单片机控制及传感器原理，通过硬件电路制作和软件编程，制作了一个机器人，实现了机器人的路径跟踪和自动纠偏的功能，并能探测金属，实时显示距离。 2机器人要完成的功能 选取一块光滑地板或木板，上面铺设白纸，白纸上画任意黑色线条（线条不要交叉），作为机器人行走的轨迹，引导机器人自主行走。纸下沿黑线轨迹随机埋藏几片薄铁片，铁片厚度为0.5～1.0mm。机器人沿轨迹行走一周，探测出埋藏在纸下铁片，发出声光报警，并显示铁片距离起点的位置。 3 硬件设计方案 机器人总体构成
机器人比赛的策划书 活动主题：利用各种材料，如油画、水彩、手绘或者废品制作模型、电脑模型、电脑制作等，设计你心中的人形机器人。（设计的机器人形式不限） 活动时间：20XX年11月初——11月中旬（具体另定） 活动地点： 11幢209 活动对象：社团全体社员及全校有兴趣的同学均可参加活动目的培养社员兴趣，加强社员之间的合作能力，锻炼动手能力，同时也将社团原有的机器人知识运用到其他领域，打破社员对机器人社团原有的枯燥感觉，重新树立一个多方面、多色彩有专业支持的社团形象。也为之后将举行的学院和学校机器人比赛做好准备，打下基础。 活动过程： 一、前期准备 1、宣传部马上制作并张贴关于此次活动简介的海报、宣传单及横幅。 2、秘书长鼓励社员和有兴趣的同学积极参加此次活动。 3、组织部部门查阅资料，与指导老师交流，准备此次活动的技术指导并熟悉整个活动的流程，负责活动地点和人员安排。 4、财务部印刷证书。 5、秘书长、宣传部做好各环节活动的总结工作。 6、社长联系评委。 7、社长、财务部规划整个活动，协调好各部门的工作。 二、具体流程
1、前期工作准备好后，组织部将印刷好的宣传单发于各个学院，每个学院10份。 2、要求参赛者设计他们自己的机器人（可以组队设计和制作）。 参赛要求： 1、要求设计人形机器人的外观（机器人的功能不用考虑） 2、要有创意，要新颖。 3、参赛者将参赛作品在11月21号晚6：30于11-209参赛。 三、活动安排 1、组织部在活动场合管理纪律 2、所有参加此次活动的社团干部提前半小时到场，熟悉活动流程。 3、所有社团干部打扫整理现场 四、后期总结 1、此次活动设立一等奖一名，二等奖两名，三等奖三名，创意奖一名，并颁发证书。 2、宣传部制作海报公布本次活动的结果 3、秘书长做一份本次活动的调研工作，评定本次活动成功与否 经费预算 海报：2元 宣传单：5元 奖品：（由赞助商提供） 横幅：50元 证书：30元 总计：87元
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/e4105920.html, 武术擂台机器人上台装置的结构设计 作者：李庆洋 来源：《科技风》2018年第08期 摘要：在众多的机器人赛事当中，武术擂台机器人项目因为其观赏性和趣味性吸引着越来越多的人参加。近年，因为比赛规则的改变，机器人由原来的斜坡上台改为了无斜坡自主登台，因此，对擂台机器人又提出了新的要求，本文针对新规则设计出新的上台装置，并且在实战当中取得了不错的成绩。 关键词：武术擂台；机器人；自主登台 1 项目简介 机器人武术擂台赛是一种对抗性比赛，比赛场地是正方形6cm高的矮台，台上即为擂台 场地，场地四周700mm处有高500mm的方形黑色围栏。比赛时需要参赛双方机器人自主登上6cm高的比赛场地，寻找对手并将对手推下擂台。在此过程中，如机器人掉下或被推下擂台，机器人需要自主登上擂台继续比赛，如在10秒倒计时后仍未能登台，则给对方加1分，随后以每10秒得1分给对方加分，直至机器人登上擂台[1]。因此，如何能快速简单的登台在比赛中变得至关重要。 2 武术擂台机器人的登台机构设计 2.1 新的比赛要求 传统的武术擂台赛的场地为大小为长、宽分别为是 2400 mm，高 150mm 的正方形矮台，台上表面即为擂台场地。场地的两个角落设有坡道，机器人从出发区启动后，沿着该坡道走上擂台[2]。 新的武术擂台赛比赛场地是大小为长、宽分别为是 2400 mm，高 60mm 的正方形矮台，台上表面即为擂台场地。无斜坡，机器人从出发区启动后，可以从任意地方登台。 2.2 上台装置设计 因为新的比赛规则去除了坡道的设置，所以机器人要想登上60mm高的擂台，必须要对机器人的结构进行重新设计，为登台设计专门的机构，实现机器人的自主登台。 根据对比赛场地的分析，登上60mm高的擂台方式有如下几种： 2.2.1 直接登台式
PLC的工业机器人设计及发展分析 作者:辛颖 摘要工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术定的原则纲领行动。本文从工业机器人的特点出发,简单介绍了基于PLC的工业机器人关节直流伺服系统的设计,并简单分析了工业机器人的现状及发展. 关键词工业机器人PLC 先进技术 一、引言 工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人，是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的专门系统。因其灵活性高、输出功率大、定位精确的特点，工业机器人被广泛应用于制造业的各个环节。以其高效，高质、稳定的运转工作，工业机器人为所在行业的高效生产和稳定质量起到重要作用。 在生产方面，以工业自动化为主要发展方向的方针下，我国自主研制出了点焊、弧焊、装配、喷漆、切割、搬运、包装码垛等各种用途的工业机器人，并实施了一批机器人应用工程，形成了一批机器人产业化基地，这些研制出来的专用工业机器人，在很大程度上提高了我国生产率和生产效率，对我国国民经济的发展起
到了重要的推动作用。 在军事方面，目前世界上许多国家正在致力于研发军事机器人，并且已有正式投入于现代战争的实例。军事机器人主要被应用于侦查、探测、拆弹等比较危险的方面，军事机器人可以在对人类构成威胁的环境中运行自如，以此来把士兵从充斥着死亡的战场中解放出来。 在人们的生活中，也能发现机器人的影子。医疗机器人，已经应用于用于世界各地的许多手术室中的外科手术机器人，由医用机器人和工业机器人的技术结合而诞生的康复机器人，它们都给人们的生活带来更多的方便。 二、工业机器人特点 工业机器人最显著的特点有以下几个： (1)可编程。生产自动化的进一步发展是柔性启动化。工业机器人可随其工作环境变化的需要而再编程，因此它在小批量多品种具有均衡高效率的柔性制造过程中能发挥很好的功用，是柔性制造系统中的一个重要组成部分。 (2)拟人化。工业机器人在机械结构上有类似人的行走、腰转、大臂、小臂、手腕、手爪等部分，在控制上有电脑。此外，智能化工业机器人还有许多类似人类的“生物传感器”，如皮肤型接触传感器、力传感器、负载传感器、视觉传感器、声觉传感器、语言功能等。传感器提高了工业机器人对周围环境的自适应能力。 (3)通用性。除了专门设计的专用的工业机器人外，一般工业机器人在执行不同的作业任务时具有较好的通用性。比如，更换工业机器人手部末端操作器（手爪、
单片机机器人设计 1 引言 轮式移动机器人是机器人研究领域的一项重要内容．它集机械、电子、检测技术与智能控制于一体。在各种移动机构中，轮式移动机构最为常见。轮式移动机构之所以得到广泛的应用。主要是因为容易控制其移动速度和移动方向。因此．有必要研制一套完整的轮式机器人系统。并进行相应的运动规划和控制算法研究。笔者设计和开发了基于5l型单片机的自动巡线轮式机器人控制系统。 摘要：设计了一种自动巡线轮式行走机器人控制系统，采用AT89S52型单片机作为主控CPU，外加一个复杂可鳊程逻辑器件(CPID)协助CPU处理数据，扩展了程序参数存储器，能够进行检测引导线和直流电机、舵机的PWM控制。关键词：控制系统；复杂可编程逻辑器件；
存储器；光电检测；脉冲宽度调制 2 控制系统总体设计 机器人控制系统由主控制电路模块、存储器模块、光电检测模块、电机及舵机驱动模块等部分组成，控制系统的框图如图1所示。 3 主控制模块设计3．1 CPLD设计 在机器人控制系统中．需要控制多个电动机和行程开关．还要进行光电检测．如果所有的任务都由 AT89S52型单片机来完成．CPU的负担就会过重。影响系统的处理速度。因此扩展1个CPLD．型号为EPM7128。它属于．MAX7000系列器件。包括2个通用1/0口．2个专用I／O口，专用I／O口可作为每个宏单元和输入输出引脚的高速控制信号(时钟、清除和输出使能等)，电动机的。PWM信号也由其产生。
EPM7128的引脚排列如图2所示。MlP—M4P引脚的输出为PWM脉宽调制信号，M1FB—M4FB引脚为电机的方向控制信号，P00一P07接单片机的PO口，100一1015为扩展的2个通用I／O口，SIl—S17引脚为行程开关输入信号，LI11一LI17引脚为光电探头输入信号。CPLD的编程用VHDL语言，产生1路PWM信号的部分程序源代码如下：
智能机器人的设计与制作WORD版本可编辑
智能机器人的设计与制作 引言 近几年机器人已成为高技术领域内具有代表性的战略目标。机器人技术的出现和发展，不但使传统的工业生产面貌发生根本性变化，而且将对人类社会产生深远的影响。随着社会生产技术的飞速发展，机器人的应用领域不断扩展。从自动化生产线到海洋资源的探索，乃至太空作业等领域，机器人可谓是无处不在。目前机器已经走进人们的生活与工作，机器人已经在很多的领域代替着人类的劳动，发挥着越来越重要的作用，人们已经越来越离不开机器人帮助。机器人工程是一门复杂的学科，它集工程力学、机械制造、电子技术、技术科学、自动控制等为一体。目前对机器人的研究已经呈现出专业化和系统化，一些信息学、电子学方面的先进技术正越来越多地应用于机器人领域。目前机器人行业的发展与30 年前的电脑行业极为相似。今天在汽车装配线上忙碌的一线机器人，正是当年大型计算机的翻版。而机器人行业的利基产品也同样种类繁多，比如协助医生进行外科手术的机械臂、在伊拉克和阿富汗战场上负责排除路边炸弹的侦察机器人、以及负责清扫地板的家用机器人，还有不少参照人、狗、恐龙的样子制造机器人玩具。舞蹈机器人具有人类外观特征、可爱的外貌、又兼有技术含量，极受青少年的喜爱。我从前年开始机器人方面的研究，在这过程中尝试过很多次的失败，也感受到了无比的乐趣。 图1.1、机器人 1 绪论
机器人技术作为20 世纪人类最伟大的发明之一，自20 世纪60 年代初问世以来，经历40 余年的发展已取得长足的进步。未来的机器人是一种能够代替人类在非结构化环境下从事危险、复杂劳动的自动化机器，是集机械学、力学、电子学、生物学、控制论、计算机、人工智能和系统工程等多学科知识于一身的高新技术综合体。走向成熟的工业机器人，各种用途的特种机器人的多用化，昭示着机器人技术灿烂的明天。 1.1 国内外机器人技术发展的现状 为了使机器人能更好的应用于工业，各工业发达国家的大学、研究机构和大工业企业对机器人系统开发投入了大量的人力财力。在美国和加拿大，各主要大学都设有机器人研究室，麻省理工学院侧重于制造过程机器人系统的研究，卡耐基—梅隆机器人研究所侧重于挖掘机器人系统的研究，而斯坦福大学则着重于系统应用软件的开发。德国正研究开发“MOVE AND PLAY”机器人系统，使机器人操作就像人们操作录像机、开汽车一样。从六十年代开始日本政府实施一系列扶植政策，使日本机器人产业迅速发展起来，经过短短的十几年。到80 年代中期，已一跃而为“机器人王国”。其机器人的产量和安装的台数在国际上跃居首位。按照日本产业机器人工业会常务理事米本完二的说法：“日本机器人的发展经过了60 年代的摇篮期。70 年代的实用期。到80 年代进人普及提高期。” 并正式把1980 年定为产业机器人的普及元年”。开始在各个领域内广泛推广使用机器人。中国机器人的发展起步较晚，1972 年我国开始研制自己的工业机器人。"七五"期间，国家投入资金，对工业机器人及其零部件进行攻关，完成了示教再现式工业机器人成套技术的开发，研制出了喷涂、点焊、弧焊和搬运机器人。1986 年国家高技术研究发展计划(863 计划)开始实施，智能机器人主题跟踪世界机器人技术的前沿，经过几年的研究，取得了一大批科研成果，成功地研制出了一批特种机器人。20 世纪90 年代，我国的工业机器人又在实践中迈进一大步，先后研制出了点焊、装配、喷漆、切割、搬运等各种用途的工业机器人，并实施了一批机器人应用工程，形成了一批机器人产业化基地，为我国机器人产业的腾飞奠定了基础。 1.2 机器人技术的市场应用 机器人融入我们日常生活的步伐有多快？据国际机器人联盟调查，2004 年，全球个人机器人约有200 万台，到2008 年，还将有700 万台机器人投入运行。按照韩国信息通信部的计划，到2013 年，韩国每个家庭都能拥有一台机器人；而日本机器人协会预测，到2025 年，全球机器人产业的“蛋糕”将达到每年500 亿美元的规模(现在仅有50亿美元)。与20 世纪70 年代PC 行业的情况相仿，我们不可能准确预测出究竟哪些用途将推动这个新兴行业进入临界状态。不过看起来，机器人很可能在护理和陪伴老年人的工作上大展宏图，或许还可以帮助残疾人四处走走，并增强士兵、建筑工人和医护人员的体力与耐力。目前，我国从事机器人研发和应用工程的单位200 多家，拥有量为3500 台左右，其中国产占20％，其余都是从日本、美国、瑞典等40 多个国家引进的。2000 年已生产 各种类型工业机器人和系统300 台套，机器人销售额6.74 亿元，机器人产业对国民经济的年收益额为47 亿元，我国对工业机器人的需求量和品种将逐年大幅度增加。1.3 机器人技术的前景展望机器人是人类的得力助手，能友好相处的可靠朋友，将来我们会看到人和机器人会存在一个空间里边，成为一个互相的助手
舞蹈机器人设计方案 一、比赛场地：待定 二、比赛时间：时间定为3到5分钟 三、机器人技术要求： （1）构造：机器人采用17个舵机，可以做出人形机器人，两只手臂，各3个舵机，分别模仿人的肘关节，肩关节和胳膊横向的旋转。 两条腿各有5个舵机，分别模仿人的胯关节，膝关节（两个舵 机）和脚踝关节。头部有一个舵机，来控制机器人头部的转动。（2）外形：身上的连接件可采用硬质铝合金或者铁片加工连接，建议采用硬质铝合金连接件，这样可以让机器人重量减轻一点。 外表在不影响动作的条件下，可以给它穿上衣服，服装搭配一 定要恰当。 （3）要求：机器人的身高、体重要符合比赛要求，电源线路不能外露，能保证机器人在做动作时不会摔倒。 （4）背景音乐：有4个背景音乐，第一个是准备音乐，机器人能够按照需求站好，准备跳舞。其他3个音乐为机器人的舞蹈音乐。（5）其他：电池和控制芯片需要安放在合理的位置。 四、机器人舞蹈选择： 我们可以做3个机器人，形成一个组合上场比赛。机器人呈竖线排列，面向裁判。首先准备音乐响起，第一个机器人不动，可做一些有趣动作，比如扭胯，伸展胳膊等，后面两个分别向两边分开，走到一定位置停下，走路可以模仿太空步，滑过去的，调整步伐，形成一
个等边三角形，以第一个机器人为中心，这个过程差不多40秒。切换音乐，第一个机器人开始跳舞，后面两个机器人伴舞，这个过程一分钟左右，动作停止，机器人复位为直立状态。第三首音乐响起，然后第一个机器人与第二个机器人互换位置，继续跳舞，持续一分钟左右。最后响起第四首音乐，第二个机器人和第三个机器人互换，开始跳舞，持续一分钟左右结束，向裁判敬礼。 五、造价： 舵机必须选择金属齿轮的舵机，并且能旋转180°，有足够大的扭力，这样才能承受机器人的重量和运动，一般价格在80~500元之间。这样一个机器人造价五千五百元左右。
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。 4. 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， 机器人从入口出发，利用红外线 传感器搜索救援目标洋娃娃，没 有搜索到时则继续前进，遇到障 碍物时侧移并转弯绕过障碍物继 续前进，直到接近目标控制机械 臂抓紧小人并返回，途中屏蔽掉 红外线感应，只绕过障碍返回。 返回到达入口白炽灯处手部电机 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：
3.红外线发射电路： 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）：
机器人课程设计报告范例
**学校 机器人课程设计名称 院系电子信息工程系 班级10电气3 姓名谢士强 学号107301336 指导教师宋佳
目录 第一章绪论 (2) 1.1课程设计任务背景 (2) 1.2课程设计的要求 (2) 第二章硬件设计 (3) 2.1 结构设计 (3) 2.2电机驱动 (4) 2.3 传感器 (5) 2.3.1光强传感器 (5) 2.3.2光强传感器原理 (6) 2.4硬件搭建 (7) 第三章软件设计 (8) 3.1 步态设计 (8) 3.1.1步态分析： (8) 3.1.2程序逻辑图： (9) 3.2 用NorthStar设计的程序 (10) 第四章总结 (12) 第五章参考文献 (13)
第一章绪论 1.1课程设计任务背景 机器人由机械部分、传感部分、控制部分三大部分组成．这三大部分可分成驱动系统、机械结构系统、感受系统、机器人一环境交互系统、人机交互系统、控制系统六个子系统现在机器人普遍用于工业自动化领域，如汽车制造，医疗领域，如远程协助机器人，微纳米机器人，军事领域，如单兵机器人，拆弹机器人，小型侦查机器人（也属于无人机吧），美国大狗这样的多用途负重机器人，科研勘探领域，如水下勘探机器人，地震废墟等的用于搜查的机器人，煤矿利用的机器人。如今机器人发展的特点可概括为：横向上，应用面越来越宽。由95%的工业应用扩展到更多领域的非工业应用。像做手术、采摘水果、剪枝、巷道掘进、侦查、排雷，还有空间机器人、潜海机器人。机器人应用无限制，只要能想到的，就可以去创造实现；纵向上，机器人的种类会越来越多，像进入人体的微型机器人，已成为一个新方向，可以小到像一个米粒般大小；机器人智能化得到加强，机器人会更加聪明 1.2课程设计的要求 设计一个机器人系统，该机器人可以是轮式、足式、车型、人型，也可 以是仿其他生物的，但该机器人应具备的基本功能为：能够灵活行进，能感知光源、转向光源并跟踪光源；另外还应具备一项其他功能，该功能可自选（如亮灯、按钮启动、红外接近停止等）。 具体要求如下： 1、根据功能要求进行机械构型设计，并用实训套件搭建实物。 2、基于实训套件选定满足功能要求的传感器； 3、设计追光策略及运动步态； 4、用NorthStar设计完整的机器人追光程序；
试题 1、数学黑洞（程序文件名maths.c/maths.cpp） 【问题描述】 任给一个4位正整数，其各位数位上的数字不全相同，将数字重新组合成一个最大的数与最小的数相减，重复这个过程，最多7步，必得6174。对任给的4位正整数（各位数位上的数字不全相同），编程输出掉进黑洞的步数。 【输入】 一行，一个4位正整数n（1000< n<9999） 【输出】 掉进黑洞的步数 输入 1234 输出 3 2、进制转换（程序文件名conver.c/conver.cpp） 【问题描述】 任给一个十进制整数n,及正整数m(m<=16且m≠10), 将n转换成m进制并输出。 【输入】 一行，两个整数n，m（0 ≤ n ≤ 500000，2 ≤ m ≤ 16，且m≠10），中间用一个空格隔开，其中n 表示十进制数。 【输出】 转换后的数 【输入输出样例】 输入 255 8 输出 377 3、分数线划定（程序文件名score.c/score.cpp） 【问题描述】 公务员选拔工作正在 A 市如火如荼的进行。为了选拔优秀人才，A 市对所有报名的选手进行了笔试，笔试分数达到面试分数线的选手方可进入面试。面试分数线根据计划录取人数的150%划定，即如果计划录取m名公务员，则面试分数线为排名第m*150%（向下取整）名的选手的分数，而最终进入面试的选手为笔试成绩不低于面试分数线的所有选手。现在就请你编写程序划定面试分数线，并输出所有进入面试的选手的报名号和笔试成绩。 【输入】 第一行，两个整数n，m（5 ≤ n ≤ 5000，3 ≤ m ≤ n），中间用一个空格隔开，其中n 表示报名参加笔试的选手总数，m 表示计划录取的人数。输入数据保证m*150%向下取整后小于等于n。 第二行到第 n+1 行，每行包括两个整数，中间用一个空格隔开，分别是选手的报名号k（1000 ≤ k ≤ 9999）和该选手的笔试成绩s（1 ≤ s ≤ 100）。数据保证选手的报名号各不相同。 【输出】 第一行，有两个整数，用一个空格隔开，第一个整数表示面试分数线；第二个整数为进入面试的选手的实际人数。 从第二行开始，每行包含两个整数，中间用一个空格隔开，分别表示进入面试的选手的报名号和笔试成绩，按照笔试成绩从高到低输出，如果成绩相同，则按报名号由小到大的顺序输出。 【输入输出样例】 输入 6 3 1000 90 3239 88 2390 95 7231 84 1005 95 1001 88
课程名称：《小型智能机器人制作》 学分：4 计划学时：72 适用专业：应用电子技术专业 1．前言 1.1课程性质 《小型智能机器人制作》课程是应用电子技术专业进行岗位能力培养的一门专业拓展课，它侧重理论知识掌握与生产实践相结合，是学生将来从事智能电子控制器应用技术方向发展的基础，对学生职业能力的提升和职业素质的养成具有良好的支撑作用。根据学生职业能力培养规律，本课程构建于《电路分析基础》、《C语言程序设计》等基础课程之上，从机器人导引介绍机器人的结构与原理等、机器人零部件的构图与加工、机械夹持器夹取物体、多足机器人的运动原理、盒仔BOXZ机器人的组装、双足人型机器人的运动原理等方面进行课程讲解，同时将一定的项目开发实践作为实训导向。本课程以学生未来工作需求组织教学内容、为从事智能电子控制器、嵌入式应用开发等工作提供理论基础和实践技能。通过本课程的学习使学生具备机器人等嵌入式软硬件系统相关的理论基础和安装、调试等实践动手基础，培养学生初步认识机器人产业发展现状，学会分析、解决专业问题的能力，为走上工作岗位奠定基础。 1.2设计思路 本课程是依据“应用电子技术专业工作任务和职业能力分析表”中的“智能电子控制器应用技术”任务领域设置。其总体设计思路是：针对嵌入式软硬件协同开发企业的嵌入式硬件开发技术员等岗位要求，使学生学习简单嵌入式开发板（Arduino、单片机或STM32等）的开发原理、应用领域，以及实践的应用开发案例。然而高等职业教育注重的技能培养，考虑到高职学生理论知识的接受和理解能力，侧重基础理论和生产实践需求相结合。按照“资讯、决策、计划、实施、检查、评估”行动导向的原则组织教学，教学过程的设计与半导体原理与应用过程相一致。精心设计每个学习性工作任务的引导文，以学生为中心，进行小组合作学习，教师作为教学过程的组织者，引导和促进学生的学习，充分调动学生学习的主动性。本课程安排在第5学期进行，共72学时，4学分。 2．课程目标 2.1总体目标 本课程根据应用电子技术专业的人才培养目标，从培养嵌入式软硬件开发技术员等岗位要求方面出发，使学生对小型智能机器人的设计、开发、应用有简单的认知和了解，提高学生从事智能电子控制器应用技术方向的职业素养。通过对机器人导引、Solidwork机器人零部件加工、机械夹持器、多足机器人、盒仔BOXZ机器人、双足人形机器人等方面的认识和学习，学生将在小型智能机器人方面的基础知识、基本技能、学习策略和文化拓展意识等方面上有所发展，以胜任未来的职业工作岗位。同时培养学生理论联系实际，根据企业实际条件树立设计方案的管理意识，树立质量第一的观点和分工协作团队意识以及严肃认真、一丝不苟的严谨作风。 2.2具体目标 2.2.1知识目标 (1)了解小型智能机器人的分类、应用前景，掌握智能小车的制作原理，了解电机驱动电路，掌握小车速度控制方法，掌握智能小车循迹原理，超声波避障原理，小车跟随原理，了解小车走迷宫，绘图，语音智能绘图等高级应用。 (2)了解智能机器人机械零件三维建模，了解零件的虚拟装配，了解机器人零件的仿真模拟。 (3)理解机器人夹持器的基本概念，掌握机器人手臂自由度的概念，完成夹持器的电气驱动。 (4)掌握多足机器人机械运动原理，掌握多足机器人的制作，完成软硬件调试。
《武术擂台机器人》毕业设计说明书 系部：机电工程系 专业：机电一体化 班级：机电133班 学生姓名：程远东 学号：130212325 指导教师：尹伟锋
毕业设计（论文）开题报告 一、选题来源、目的和意义： （一）选题来源：教师自拟 （二）选题目的及意义：目前，国内外的许多大学及研究机构都在积极投入人力、财力研制开发针对特殊条件下的安全监测系统。其中包括研究使用远程、无人的方法来进行实现，如机器人、远程监控等。无线传输的发展使得测量变得相对简单而且使得处理数据的速度变得很快甚至可以达到实时处理”。 该智能小车可以作为机器人的典型代表。它可以分为三大组成部分：传感器检测部分、执行部分、CPU。机器人要实现自动避障功能，还可以扩展循迹等功能，感知导引线和障碍物。可以实现小车自动识别路线，选择正确的行进路线，并检测到障碍物自动躲避。 通过构建智能小车系统，培养设计并实现自动控制系统的能力。在实践过程中，熟悉以单片机为核心控制芯片，设计小车的检测、驱动和显示等外围电路，采用智能控制算法实现小车的智能循迹。灵活应用机电等相关学科的理论知识，联系实际电路设计的具体实现方法，达到理论与实践的统一。在此过程中，加深对控制理论的理解和认识。 （1）掌握基本构型和传感器的安装方法，并能搭建出能完成一定功能的机器人，利用创意之星组件，进行避障小车的组装，调试，利用红外传感器进行路障感应，完成避障功能。 （2）会用控制器联机调试舵机工作状态，会查询各种传感器的数据。 （3）能通过编程实现智能小车自主躲避障碍物的功能 （4）对避障小车的避障原理有充分的理解，掌握其避障的方法，能够对实验过程中出现的问题进行解决，发现问题，解决问题。
机器人技术基础 三级项目报告 设计题目：两自由度串联机器人分析与设计指导教师：赵永杰 学生姓名：citycars 学号：09128888 邮箱：citycars@https://www.doczj.com/doc/e4105920.html, 院系：机械电子工程系 汕头大学 机械电子工程系 2012年6月17日
目录 1.前言 (3) 2.运动学模型 (4) 3.机器人的位置及速度分析 (5) 3.1建立机器人位置输入输出方程 (5) 3.2建立机器人的速度关系及推导出雅可比矩阵 (5) 3.3机器人的位置反解 (5) 3.4机器人的速度反解 (7) 4.机器人的速度各项同性分析及设计 (8) 4.1速度各项同性分析 (8) 4.2速度各向同性设计求解 (10) 4.3求解及分析 (10) 4.4综合分析 (12) 5.结语 (13) 6附录 (13) 附录1：位置反解程序 (14) 附录2：速度反解程序 (15) 附录3：速度各向同性程序 (15)
两自由度串联机器人分析与设计 【摘要】通过建立两自由度串联机器人位置输入输出方程，建立两自由度串联机器人的速度关系，推导出雅可比矩阵，分析两自由度串联机器人的速度各向同性的条件，设计出一各向同性的构型。 关键词位置方程速度关系雅可比矩阵各向同性 1.前言 随着现代科学技术的迅猛发展，特别是由于微电子技术、电子计算机技术的迅猛发展，机器人更加广泛地应用于各个领域。工业机器人靠自身动力控制能力来实际各种功能，大都用于简单、重复、繁重的工作，如上、下料，搬运等，以及工作环境恶劣的场所，如喷漆、焊接、清砂和清理核废料等。本课程设计旨在通过工业机器人的一个小分支-----两自由度串联机器人，其输入输出方程、雅可比等的分析，以及对于速度各向同性的分析和设计，对工业机器人有初步的了解，为以后从事工业机器人相关工作奠定基础。
智能机器人的设计与制作 引言 近几年机器人已成为高技术领域内具有代表性的战略目标。机器人技术的出现和 进展，不但使传统的工业生产面貌发生全然性变化，而且将对人类社会产生深远的阻碍。随着社会生产技术的飞速进展，机器人的应用领域不断扩展。从自动化生产线到海洋资源的探究，乃至太空作业等领域，机器人可谓是无处不在。目前机器差不多走进人们的生活与工作，机器人差不多在专门多的领域代替着人类的劳动，发挥着越来越重要的作用，人们差不多越来越离不开机器人关心。机器人工程是一门复杂的学科，它集工程力学、机械制造、电子技术、技术科学、自动操纵等为一体。目前对机器人的研究差不多呈现出专业化和系统化，一些信息学、电子学方面的先进技术正越来越多地应用于机器人领域。目前机器人行业的进展与30 年前的电脑行业极为相似。今天在汽车装配线上忙碌的一线机器人，正是当年大型计算机的翻版。而机器人行业的利基产品也同样种类繁多，比如协助大夫进行外科手术的机械臂、在伊拉克和阿富汗战场上负责排除路边炸弹的侦察机器人、以及负责清扫地板的家用机器人，还有许多参照人、狗、恐龙的模样制
造机器人玩具。舞蹈机器人具有人类外观特征、可爱的外貌、又兼有技术含量，极受青青年的喜爱。我从前年开始机器人方面的研究，在这过程中尝试过专门多次的失败，也感受到了无比的乐趣。 图1.1、机器人 1 绪论 机器人技术作为20 世纪人类最伟大的发明之一，自20 世纪60 年代初问世以来， 经历40 余年的进展已取得长足的进步。以后的机器人是一种能够代替人类在非结构化环境下从事危险、复杂劳动的自动化机
器，是集机械学、力学、电子学、生物学、操纵论、计算机、人工智能和系统工程等多学科知识于一身的高新技术综合体。走向成熟的工业机器人，各种用途的特种机器人的多用化，昭示着机器人技术灿烂的改日。 1.1 国内外机器人技术进展的现状 为了使机器人能更好的应用于工业，各工业发达国家的大学、研究机构和大工业企业对机器人系统开发投入了大量的人力财力。在美国和加拿大，各要紧大学都设有机器人研究室，麻省理工学院侧重于制造过程机器人系统的研究，卡耐基—梅隆机器人研究所侧重于挖掘机器人系统的研究，而斯坦福大学则着重于系统应用软件的开发。德国正研究开发“MOVE AND PLAY”机器人系统，使机器人操作就像人们操作录像机、开汽车一样。从六十年代开始日本政府实施一系列扶植政策，使日本机器人产业迅速进展起来，通过短短的十几年。到80 年代中期，已一跃而为“机器人王国”。其机器人的产量和安装的台数在国际上跃居首位。按照日本产业机器人工业会常务理事米本完二的讲法：“日本机器人的进展通过了60 年代的摇篮期。70 年代的有用期。到80 年代进人普及提高期。” 并正式把1980 年定为产业机器人的普及元年”。开始在各个领