说明：下面是一篇完整的设计说书，可以参考说明书的章节安排，不能抄袭内容。
创新设计结题报告
[网格式的移动机器人导航]
【小组成员】杨绍琼朱斌洪尤宝康王利波
【指导老师】武刚
【实训日期】 2 00 8 年 6月
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课程成绩评价表
学号姓名年级专业工作分工成绩
20051023 杨绍琼
机械05-4班模型搭建程序编写论文撰写
20051027 朱斌洪
20051020 王利波
机械05-4班模型搭建论文撰写造型设计
20051025 尤宝康
整体评价性能（70%）美观与创意（30%）
评语：
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目录
一、机器人发展简述 (6)
二、问题的提出和分析 (7)
三、方案选择和模型搭建 (11)
四、程序编制和程序说明 (13)
五、运行结果和实训小结 (14)
六、鸣谢 (16)
七、参考资料 (17)
八、附件一：导航机器人程序全图
九、附件二：导航机器人程序流程图
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一、问题的提出和分析
1．1 问题的提出
创新实训课程是利用乐高机器人套装设计机器人完成实训任务
的。最后我们选择的结课任务是《基于网格式的移动机器人导航》。
它要求我们自主导航机器人，并编写导航控制程序。
乐高机器人套装中包括RCX控制器、马达、角度传感器、光线
传感器、触动传感器、温度传感器以及近800件搭建机器人所用的基
础构件等。利用这些器件，可方便搭建各种机器人。Robolab软件是
乐高机器人编程软件，拥有图形化的编程界面；运用该软件可方便快
速的编写机器人控制软件。
自主导航机器人是指移动机器人通过传感器感知环境和自身状
态，实现在有障碍物的环境中面向目标的自主运动。
导航主要解决的问题：
1)通过一定的检测手段获取移动机器人在空间中的位置、方
向以及所处环境的信息。
2)用一定的算法对所获信息进行处理并建立环境模型。
3)寻找一条最优或近似最优的无碰路径，实现移动机器人安
全移动的路径规划。
总结一下导航面对的问题有三点：定位、建图、路径规划。
传统的导航方式：
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A.电磁导航（路径地下埋电缆，流过不同频率的电流，作为路径
信息）
B.光反射导航（路径上贴光反射条）
C.视觉导航（实时性是关键）
D.味觉导航（搜寻空气污染源和化学药品泄露源）
E.声音导航（无方向性,时间分辨率高,能在黑暗中工作等优点）
前两者多用于制造行业，目前已比较成熟。
路径规划：移动机器人按照某一性能指标搜索一条从起始状态到目标
状态的最优或次最优的无碰路径。
(1) 静态路径规划：离线全局路径规划，环境信息完全已知。
(2) 动态路径规划：在线局部路径规划，环境信息部分或者完全未知。
1．2 问题的分析
1、乐高组件：
通过前三次认真仔细的创新实训，我对乐高组件已经有了更多
的认识。乐高组件是一种优秀的科技教育产品，它将模型搭建和计算
机编程有效的结合在一起，使学生能够设计自己的机器人，在计算机
上编写程序，然后通过与计算机相连的红外发射器将程序下载到机器
人的大脑——RCX微型电脑，启动RCX的开关，机器人就可以完全脱
离计算机，按指令独立运动。
LOGO电动机，可以用来驱动轮胎，可以用来带动齿轮转动；
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LOGO光电传感器，可以用来感知前方光源的变化；LOGO触动传感
器，只要接触到物体就可以通过他传输到RCX微型电脑来改变命令；LOGO齿轮，可以用来传递各种运动；LOGO积木，可以达成各种形
状，实现多种功能。
2、实训目标：
【实训目标】机器人导航运行环境是用黑色纸带拼成的网格，网格
尺寸约20cm，以使各种尺寸的乐高机器人都能在一格内旋转任意角
度而不出界。网格至少为5×5格大小。背景为白色，这样方便光线
传感器判断网格边界。
导航功能如下：机器人开始处于某一单元格中，计为（X0，Y0），
由此开始运行到（X n，Y n）单元格处。然后返回（X0，Y0）处。在
某些单元格中，放置障碍物。要求机器人能绕过障碍物，自主规划行
走路线。
【初步分析】导航机器人必须具备下面一些主要的功能：
（1）行走功能，导航机器人的行走系统可由LEGO低速电机经齿
轮传动适当组合进行减速，驱动轮子。这过程需要两个个电动机，用
来给左右的两个轮胎提供动力，使其运动。
（2）导航机器人开始处于某一单元格中，计为（X0，Y0），由此
开始运行到（X n，Y n）单元格处。在某些单元格中，放置障碍物。要
求机器人能绕过障碍物，自主规划行走路线，停在（X n，Y n）格内。
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三、方案选择和模型搭建
1、导航机器人的搭建。
经过上面的分析，本次实训的任务和目标我们完全可以用[实训四]的小车加以改进得到。所以我们把光电传感器从新安放就得到了本次实训的机器人。 2、光传感器的放置。
我们在原小车前端的两侧空余地方装上了两个光传感器，这是准确判断是不是再走黑线用的。并完成坐标运算中的计算（容器值的计算）。
GROUP 14 导航机器人传感器布置
光传感器1，用于判断是否有障碍物
光敏传感器3，用来X 轴计数
光敏传感器2，用来Y 轴计数
