摘要:智能作为现代社会的新产物，是以后的发展方向，它可以大大减少人们在生活中的劳动强度，他可以按照预先设定的模式在一个特定的环境里自动的运作，无需人为管理，便可以完成预期所要达到的或是更高的目标。智能家庭清扫机器人结合了传感器、移动机器人技术等多个领域的关键技术,实现室内环境(地面)的半自动或全自动清洁,替代了传统的人工清洁工作,具有十分广阔的市场前景。 本文首先综述了家庭清扫机器人的国内外研究现状,在综合比较了国内外多种典型产品的基础上,提出适合中低端用户使用的家庭清扫机器人整体设计方案。 智能家庭清扫机器人系统由清扫机器人和充电站组成。清扫机器人是实现智能清扫的主体部分,本文介绍了清扫机器人的组成部分,并完成了硬件电路的实现。考虑到存储、接口资源及可靠性能等,主控器选择了STC89C52RC单片机,所构成的单片机应用系统功能强、性价比高,完全满足控制功能的要求。然后,详细说明了红外传感器,尘仓检测,碰撞检测,浮动开关,里程计,贴边行走检测、键盘、液晶显示以及吸尘电机、毛刷电机、主动轮驱动电机等控制原理。 在软件设计方面,通过分析底层与路径规划算法的衔接,实现了机器人直行PID校正算法、里程计返回值的坐标变换及计算等算法,为路径覆盖算法提供依据。并实现了主控程序及时钟设定、键盘中断服务、红外、碰撞传感器检测等子程序。 最后,将机器人的全部功能整合进行联合调试。完成PID直线校正和里程计误差修正后,加入路径覆盖算法进行房间内的全区域覆盖和地图创建的调试。

实验结果表明,该系统性能稳定、可靠,覆盖率高,可随时参与人为控制,安全性高,达到了智能家庭清扫机器人的设计要求。

关键词：清扫机器人 智能控制 覆盖算法 单片机系统 红外感应

目 录

摘 要

ABSTRACT

1.绪论-1

1.1 机器人的定义和发展史-1

1.2清洁机器人的发展现状-2

1.2.1清洁机器人优点-2

1.2.2清洁机器人的发展现状-3

1.3清洁机器人的使用场所以及所能完成的主要功能和意义-5

2 总体设计-6

2.1各模块的分析与选择-6

2.1.1主控单元方案比较与选择-6

2.1.2 驱动单元方案比较与选择-6

2.1.3 避障单元方案比较与选择-7

2.1.4 转向单元方案比较与选择-7

2.1.5检测放大器的比较与选择-7

2.1.6系统结构图-8

2.1.7总体设计结构图-9

3.硬件设计-9

3.1 单片机控制模块-9

3.1.1单片机的选择-9

3.1.2时钟电路及复位电路-10

3.2驱动模块-12

3.2.1 L298N芯片介绍-12

3.2.2电机驱动模块的构建-16

3.2.3小车转向控制模块-16

3.3 红外线模块-16

3.3.1 红外线传感器简介-16

3.3.2 红外线模块使用说明-17

3.3.3红外线测距-18

3.4总体控制单元电路板结构-18

4.软件设计-18

4.1系统软件设计说明-18

4.2避障假设-19

4.3程序框图-20

4.4序源程序-21

5.总结与展望-28

参考文献-29

致  谢-30