基于单片机的智能类人机器人设计

毕业设计指导课基于51单片机类人机器人智能巡线的设计与实现摘要：针对类人机器人如何在规定的赛道上实现智能巡线行走的问题，提出采用利用灰度传感器识别赛道，并以51单片机为核心对机器人编程控制的方法，实现该类人机器人通过识别白色光敏带赛道，遇到转弯信号能及时反馈并准确转弯的功能。

通过脱机运行、步态调试和现场模拟等实验表明，基本实现类人机器人在规定赛道智能巡线行走，但存在反应调整时间长、速度较慢等问题还未有效解决。

经过适当改造之后，该机器人既能克服传统类人机器人结构复杂行走不稳的缺点，又可以在一定程度上模仿人类行走动作，实现在复杂外部环境地形内探测行走的问题。

关键词：智能巡线；灰度传感器；51单片机；类人机器人Design and Implementation of Intelligent Robot Tracking Control SystemBased on 51 SinglechipAbstract: For how the humanoid robot in the provisions of the track to achieve intelligent patrol line walking problem,proposed to use the gray sensor to identify the track and 51 single-chip as the core of the robot programming control method, To achieve the type of human robot through the identification of white light-sensitive track, encountered turn signal can be timely feedback and accurate turning function. Off-line operation, gait debugging and field simulation experiments show that the basic realization of the humanoid robot in the provisions of the track intelligent patrol line walking, but there is a long time to adjust the reaction, the speed is slow and other issues have not been effectively resolved. After appropriate modification, the robot can overcome the shortcomings of the traditional humanoid robot structure complex movement instability, but also to a certain extent, imitate the human walking action, in the complex external environment to detect the problem of walking within the terrain.Keywords: Intelligent inspection line; Gray scale sensor; 51 single chip; Humanoid robot目录目录 (1)第一章引言 (2)1.1选题背景及意义 (3)1.2 国内外研究现状 (3)1.3本文主要研究内容及章节安排 (3)第二章类人机器人的设计及控制 (3)2.1 类人机器人的智能巡线系统设计 (3)2.2 系统的优越性 (4)第三章硬件设计 (5)3.1 51单片机的电路设计 (5)3.2 灰度传感器的使用 (5)3.3 C型足的设计 (5)第四章总结 (6)参考文献 (7)第一章引言1.1选题背景及意义机器人技术是一项有远大前景的技术，不仅在科学、军事、工业、生活领域变得越来重要，而且智能教育机器人的研究也越来越普及。

基于单片机设计的简易智能机器人引言随着微电子技术的不断发展,微处理器芯片的集成程度越来越高,单片机已可以在一块芯片上同时集成CPU、存储器、定时器/计数器、并行和串行接口、看门狗、前置放大器、A/D转换器、D/A转换器等多种电路,这就很容易将计算机技术与测量控制技术结合,组成智能化测量控制系统。

这种技术促使机器人技术也有了突飞猛进的发展,目前人们已经完全可以设计并制造出具有某些特殊功能的简易智能机器人。

1设计思想与总体方案1.1简易智能机器人的设计思想本机器人能在任意区域内沿引导线行走,自动绕障,在有光源引导的条件下能沿光源行走。

同时,能检测埋在地下的金属片,发出声光指示信息,并能实时存储、显示检测到的断点数目以及各断点至起跑线间的距离,最后能停在指定地点,显示出整个运行过程的时间。

1.2总体设计方案和框图本设计以AT89C5l单片机作为检测和控制核心。

采用红外光电传感器检测路面黑线及障碍物,使用金属传感器检测路面下金属铁片,应用光电码盘测距,用光敏电阻检测、判断车库位置,利用PWM(脉宽调制技术动态控制电动机的转动方向和转速。

通过软件编程实现机器人行进、绕障、停止的精确控制以及检测数据的存储、显示。

通过对电路的优化组合,可以最大限度地利用51单片机的全部资源。

P0口用于数码管显示,P1口用于电动机的PWM驱动控制,P2,P3口用于传感器的数据采集与中断控制。

这样做的优点是:充分利用了单片机的内部资源,降低了总体设计的成本。

该方案总体方案见图1。

2系统的硬件组成及设计原理此系统的硬件部分由单片机单元、传感器单元、电源单元、声光报警单元、键盘输入单元、电机控制单元和显示单元组成,如图2所示。

2.1单片机单元本系统采用AT89C51单片机作为中央处理器。

其主要任务是扫描键盘输入的信号启动机器人,在机器人行走过程中不断读取传感器采集到的数据,将得到的数据进行处理后,根据不同的情况产生占空比不同的PWM脉冲来控制电机,同时将相关数据送显示单元动态显示,产生声光报警信号。

基于单片机的简易智能机器人设计中图分类号:tp242 文献标识:a 文章编号:1009-4202(2010)09-234-02摘要随着微电子技术的不断发展,微处理器的集成程度越来越高,单片机将计算机技术与控制技术融合起来,可研制出一些具有特殊功能的简易智能机器人。

本设计提出一种简易机器人的设计,采用51单片机为控制核心,控制电机运行的速度和方向,从而实现寻迹和避障功能,电路结构简单,可靠性能高。

关键词单片机机器人寻迹避障机器人技术作为20世纪人类最伟大的发明之一,自60年代初问世以来,经历50年的发展已取得长足的进步。

目前全世界机器人的保有量超过100万台,并以每年10万台的速度在增长。

机器人以从单一的工业应用发展到许多领域:如军用、探险、医疗、服务等工业机器人已成为制造业中不可少的核心装备,与人们并肩在各条生产线上。

特种机器人作为机器人家族的后起之秀,而且正以飞快的速度向实用化迈进。

随着微电子技术和半导体技术的进步,单片机的应用已渗透到各个领域,如各种设备的自动控制、智能机器人、智能家居、智能仪器仪表、医疗器械、交通信号控制、汽车电子控制、导弹导航、智能武器等。

据报道:20世纪90年代初期,美国家庭平均拥有64个单片机,到2000年该拥有量已增至226个。

可见单片机的应用前景广泛。

由单片机组建的简易机器人结构相对简单,价格便宜。

一般分为控制与机械两大部分。

机械包括机体结构、动力装置、传动机构和执行机构等;控制包括单片机系统及其软件、传感器及其电路、控制驱动电路等。

本设计提出一种简易机器人的设计,主体机械部分设计成小车的模型,控制部分采用51单片机为控制核心,通过外加传感器检测路面信息,利用脉宽调制技术控制电机的转向和转速,实现避障和寻迹功能,电路结构简单,可靠性能高。

p0口用于数码管显示,p1口用于电动机的pwm驱动控制,p2,p3口用于传感器的数据采集与中断控制。

这样做的优点是:充分利用了单片机的内部资源,降低了总体设计的成本。

（人工智能）基于单片机智能机器人控制系统研究设计基于单片机智能机器人控制系统研究设计引言单片机技术作为自动控制技术的核心之壹，被广泛应用于工业控制、智能仪器、机电产品、家用电器等领域。

随着微电子技术的迅速发展，单片机功能也越来越强大，本设计基于单片机技术、红外技术完成智能机器人控制系统设计。

智能机器人研究于当前机器人研究领域具有十分突ft的地位,其显著的特点是具有环境感知、判断决策、人机交互等功能[1]。

本智能机器人系统主要实现了步行、跟踪、避障、步伐调整、语音、声控、液晶显示，地面探测等功能。

于遇到外界条件发生变化时，该机器人将采取不同的措施对待，较好地表现ft该机器人的思考能力。

1智能机器人简介1.1系统框图该智能机器人控制系统采用俩片AT89C51[2]控制，壹片单片机MCU1用于整个系统的控制，另壹片单片机MCU2用于驱动液晶屏LCM1602工作，它们之间通过I/O 口通讯，以实现俩片单片机共同工作的相互协调控制。

系统框图[3]如图1所示。

图1机器人控制系统结构图设计中，MCU1的P1.0、P1.3分别接触觉传感器，P1.6-P1.7接视觉红外传感器，P2.0-P2.4口控制继电器驱动电路，P2.5口接地面探测传感器，P2.6-P2.7接步伐校正光耦器，P3.0-P3.5接ISD25120语音芯片。

1.2实现功能机器人于移动过程中，会发ft语音提示：“目标搜索中”，同时液晶显示：“Targetisinsearching”；前进过程中发现目标，语音提示：“发现目标”；液晶显示：“Findobject”，机器人自动向该目标转向；对准目标后，语音提示：“锁定目标”，液晶显示：“Lockit”，同时机器人向目标继续前进；如机器人撞上目标，语音提示：“前方有障碍物”，液晶显示：“Obstaclesimpending”，机器人根据触角碰撞的先后顺序，向该相反的方向转角约100度，继续前进；当前方地面ft现断层，语音提示：“危险，前方地面有断层”，液晶显示：“Warning，faultahead”，同时机器人会向后退几步，转向后继续前进；如果机器人于转向过程中，步伐错乱，便会自动执行步伐调整程序，以校正步伐。

基于51单片机类人机器人智能巡线的设计与实现一、引言随着科技的不断发展，机器人逐渐成为了人们生活中重要的一部分。

类人机器人作为其中的一种，能够模拟人类的行走和动作，能够执行一些特定的操作任务。

在实际应用中，类人机器人需要具备智能巡线的功能，以能够根据环境变化实时调整行走方向。

合理的设计与实现类人机器人智能巡线功能对于提高机器人的实际应用效果至关重要。

本文基于51单片机，介绍了一种基于光电传感器的类人机器人智能巡线设计与实现的方案。

二、设计原理1.光电传感器光电传感器是智能巡线的核心部件，能够接收外界光线的变化，将其转化为电信号并输出给单片机进行处理。

为了使机器人能够智能巡线，需要在机器人两侧各安装一个光电传感器来感知地面的黑线。

2.单片机控制3.电机驱动机器人的行走由两个电机驱动，通过控制电机的转动方向和转速来改变机器人的行进方向和速度。

可通过PWM技术来控制电机的速度，通过H 桥电路来控制电机的转向。

三、设计步骤1.硬件设计根据机器人的设计要求，确定机器人的形状和电路配置。

将两个光电传感器连接到单片机的IO口上，通过IO口读取光电传感器输出的电信号。

利用H桥电路控制电机的转向，通过PWM信号控制电机的速度。

2.软件设计在51单片机的开发环境下编写巡线控制程序。

主要包括读取光电传感器的电信号、判断传感器的状态、根据判断结果控制电机的转向和转速等功能。

程序流程如下：-初始化各个IO口和定时器-循环读取光电传感器的输出电信号-根据光电传感器输出的电信号判断传感器的状态-根据传感器状态控制电机的转向和转速-在循环中不断更新电机的状态，实现智能巡线四、实施与测试根据设计步骤进行硬件搭建和软件编程后，进行实际测试。

将机器人放置在黑线上，开启电源，观察机器人行走情况。

当机器人移动到黑线外时，根据光电传感器感知到的情况，及时进行调整，使机器人重新回到黑线上行走。

在测试过程中，可以根据实际情况进行一些参数的调整，如阈值的设置，紧急停止机制的优化等。

基于单片机简易机器人的设计与实现近些年，机器人科技的发展及其在实际生活中的应用受到了广泛关注，它不仅给人们带来了便利，也为社会发展和各行各业都带来了许多可能性与机遇。

随着人们对智能机器人技术的更深入研究，各类机器人已经成为当今社会中越来越受欢迎的一部分，人们也更加渴望了解和学习如何构建机器人。

基于单片机简易机器人的设计与实现是一项有趣又有意义的研究，这也是一个吸引人的领域。

其中的基本概念是利用计算机的思想设计一个机器人，它能够根据输入信号做出反应，控制电机或其他设备以及运行一些特定的任务。

本文将重点讨论利用单片机简易机器人的设计和实现。

首先，介绍机器人基本原理。

机器人是一个电子计算机系统，它可以从环境中获取信息，然后根据这些信息做出响应。

在最简单的情况下，一个机器人可以根据输入信号来控制一个电机，让它转动或移动到某一位置。

但是，机器人的设计并不仅仅是简单的控制电机，还需要设计各种功能模块，例如传感器模块、控制算法模块，与单片机的结合；还需要协调传感器和电机的输入和输出才能实现简单机器人的功能。

其次，介绍如何使用单片机来控制简易机器人。

单片机是一种微处理器，它是由一个小型的芯片组成的电子系统，专门用于统一控制和处理电子系统的计算任务，如控制电机，执行自动化控制等。

因此，我们可以使用单片机结合各类传感器和电机，将简易机器人的功能得以实现。

最后，介绍如何实现可编程机器人。

首先，需要安装操作系统，如Windows或Linux等，使用该操作系统中的应用软件与单片机结合控制和运行机器人。

其次，需要准备一个软件开发环境，例如C语言、C++等，使用该软件开发环境可以编写出控制机器人的程序，以实现不同的任务。

最后，将上述程序烧录到单片机，让其去控制机器人，实现可编程机器人的功能。

综上所述，基于单片机简易机器人的设计与实现是一项有趣又有意义的研究，它的核心思想是利用计算机的思想设计一个机器人。

利用单片机结合传感器和电机，可以控制机器人，实现某些特定任务。

毕业设计指导课基于51单片机类人机器人智能巡线的设计与实现摘要：针对类人机器人如何在规定的赛道上实现智能巡线行走的问题，提出采用利用灰度传感器识别赛道，并以51单片机为核心对机器人编程控制的方法，实现该类人机器人通过识别白色光敏带赛道，遇到转弯信号能及时反馈并准确转弯的功能。

通过脱机运行、步态调试和现场模拟等实验表明，基本实现类人机器人在规定赛道智能巡线行走，但存在反应调整时间长、速度较慢等问题还未有效解决。

经过适当改造之后，该机器人既能克服传统类人机器人结构复杂行走不稳的缺点，又可以在一定程度上模仿人类行走动作，实现在复杂外部环境地形内探测行走的问题。

关键词：智能巡线；灰度传感器；51单片机；类人机器人Design and Implementation of Intelligent Robot Tracking Control SystemBased on 51 SinglechipAbstract: For how the humanoid robot in the provisions of the track to achieve intelligent patrol line walking problem,proposed to use the gray sensor to identify the track and 51 single-chip as the core of the robot programming control method, To achieve the type of human robot through the identification of white light-sensitive track, encountered turn signal can be timely feedback and accurate turning function. Off-line operation, gait debugging and field simulation experiments show that the basic realization of the humanoid robot in the provisions of the track intelligent patrol line walking, but there is a long time to adjust the reaction, the speed is slow and other issues have not been effectively resolved. After appropriate modification, the robot can overcome the shortcomings of the traditional humanoid robot structure complex movement instability, but also to a certain extent, imitate the human walking action, in the complex external environment to detect the problem of walking within the terrain.Keywords: Intelligent inspection line; Gray scale sensor; 51 single chip; Humanoid robot目录目录 (1)第一章引言 (2)1.1选题背景及意义 (3)1.2 国内外研究现状 (3)1.3本文主要研究内容及章节安排 (3)第二章类人机器人的设计及控制 (3)2.1 类人机器人的智能巡线系统设计 (3)2.2 系统的优越性 (4)第三章硬件设计 (5)3.1 51单片机的电路设计 (5)3.2 灰度传感器的使用 (5)3.3 C型足的设计 (5)第四章总结 (6)参考文献 (7)第一章引言1.1选题背景及意义机器人技术是一项有远大前景的技术，不仅在科学、军事、工业、生活领域变得越来重要，而且智能教育机器人的研究也越来越普及。

基于单片机简易机器人的设计与实现随着21世纪数字化技术的飞速发展，机器人也日渐成为社会发展的重要组成部分，它们经常被用来替代人类执行繁重、危险、脏乱等工作。

在众多的机器人技术中，单片机控制的机器人具有体积小、造价低、功能单一等特点，因此受到了各行各业的青睐。

本文将详细阐述基于单片机的简易机器人的设计与实现过程，以期为现阶段机器人技术开发提供依据和参考。

首先，在设计基于单片机机器人前，必须先确定所需要的电路和电子元件，以及对应的功能。

对此，单片机机器人一般需要的元件有：单片机、LED灯、电位器、无源二极管、按键电阻、蜂鸣器、DC马达、复位按钮等。

单片机是机器人的核心，这个小型微型的处理器可以通过编程实现机器人的控制功能；LED灯是机器人的信号输出组件，通过自定义编程，可以使LED灯实现不同的指示；DC马达是机器人运动的主要输出模块，可以通过控制电位器调节机器人运行的速度；而电阻、无源二极管则可以用来设计按键输入和蜂鸣器报警等功能。

经过上述元件的安装与简单连接，单片机控制的简易机器人就可以组装完成，接下来就要进入编程阶段。

通过编写相应的C语言程序，单片机就可以实现转动DC马达，控制LED灯的开关，检测按键的输入和蜂鸣器的报警等功能。

将此类程序放入单片机的内部存空间中，并通过检验程序的正确性以及编译通过测试，在单片机上烧录该程序。

烧录完成后，就可以进行机器人的逻辑功能检测，从而完成基于单片机机器人的设计与实现。

机器人技术的发展为人类的生活、工作和社会发展带来了极大的便利，基于单片机的简易机器人也是一个可行的选择。

本文前面介绍的是基于单片机的简易机器人的设计与实现方案，该方案可以极大地提高机器人的实用性，特别是在硬件和软件上都得到了改进。

尽管基于单片机的简易机器人功能单一，它仍然可以为众多应用领域提供帮助，并起到不可替代的作用。

总之，基于单片机的简易机器人设计和实现方案具有低造价、简单操作等特点，可以为众多应用领域提供有效帮助。

基于单片机的人形机器人控制系统设计人形机器人是一种具有拟人动作和表情特征的智能机器人，可以用于娱乐、教育、辅助等多个领域。

而单片机作为一种集成度较高的微型计算机，具有处理能力强、体积小、功耗低等特点，适合用于人形机器人的控制系统设计。

人形机器人控制系统设计主要包括机械结构设计、传感器设计、运动控制设计和人机交互设计等几个方面。

首先是机械结构设计，即人形机器人的外形和运动结构设计。

通过使用CAD软件进行建模和仿真，设计出满足人形机器人功能需求的外形和机械结构。

在设计过程中要考虑机械臂、关节的旋转范围和力度等因素，以便实现人形机器人各种动作和灵活性。

接下来是传感器设计，人形机器人可以使用各种传感器来获取外界环境信息。

例如，可以使用红外传感器或超声波传感器来获取距离信息，以避免人形机器人撞到障碍物；可以使用压力传感器或力传感器来感知外界施加在机器人身上的力度；可以使用视觉传感器来获取图像信息，以进行目标识别和跟踪等。

然后是运动控制设计，即通过控制电机和执行器来实现人形机器人的各种动作。

根据机械结构设计和传感器反馈信息，设计合适的控制算法，控制电机和执行器的转动角度和力度，使人形机器人能够实现自由行走、抓取等动作。

同时，还要考虑电机和执行器的功耗和控制精度，以确保人形机器人的稳定性和可靠性。

最后是人机交互设计，人形机器人需要与人进行交互和沟通。

可以使用语音识别技术和自然语言处理技术，让人形机器人能够理解和回答人的问题；可以使用人脸识别技术，让人形机器人能够识别和表情回应人的情绪；可以使用触摸屏和按钮等设备，让人形机器人能够接收和响应人的指令。

综上所述，基于单片机的人形机器人控制系统设计涉及到机械结构、传感器、运动控制和人机交互等多个方面。

在设计过程中，需要考虑人形机器人的外形、运动结构、力度、传感器选择和布局、电机和执行器控制、人机交互方式等因素。

通过合理设计和优化控制算法，可以实现稳定、灵活和智能化的人形机器人控制系统。

基于STM32单机的扫地机器人设计随着科技的不断发展，智能家居产品也变得越来越普及。

扫地机器人作为智能家居产品的一种，已经成为现代家庭清洁必备的家电之一。

它能够帮助用户自动清扫地面，提高家庭生活品质。

现在市面上的扫地机器人种类繁多，功能也各异，而其中一些高端产品采用了STM32单片机作为控制核心。

本文将对基于STM32单机的扫地机器人设计进行详细分析和介绍。

一、STM32单片机简介STM32是由意法半导体（STMicroelectronics）推出的32位高性能微控制器系列产品，拥有强大的性能和丰富的外设资源，广泛应用于各种嵌入式系统中。

STM32单片机具有低功耗、高性能、丰富的外设接口等特点，适合用于各种智能家居产品的控制系统。

STM32系列产品的开发工具和技术支持也非常完善，为开发人员提供了便利。

二、扫地机器人的工作原理扫地机器人主要由底盘模块、定位导航模块、清扫模块、电源模块和控制模块等部分组成。

其工作流程一般包括地面扫描、路径规划、清扫作业和自动充电等环节。

控制模块起着核心作用，负责整个扫地机器人的工作流程控制和各模块协调。

三、基于STM32单片机的扫地机器人设计方案基于STM32单片机的扫地机器人设计主要包括底层硬件设计和上层软件设计两个方面。

1. 底层硬件设计底层硬件设计主要涉及各种传感器、执行器及外部设备的接口电路设计。

扫地机器人通常需要激光雷达、超声波传感器、轮式驱动器、吸尘器等硬件模块，这些模块需要与STM32单片机相连，并通过各种通信接口传输数据。

控制模块还需要设计供电管理电路，以便对各模块进行电源控制和供电。

2. 上层软件设计上层软件设计是整个扫地机器人系统的大脑，负责各硬件模块的控制和协调。

基于STM32单片机的扫地机器人控制系统通常采用嵌入式操作系统作为基础，如FreeRTOS或者RT-Thread。

控制系统还需要设计各种传感器数据的处理算法、路径规划算法和清扫作业控制算法等。