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[導讀]引言  智能機器人之所以叫智能機器人,這是因為它有相當發(fā)達的“大腦”。在腦中起作用的是中央計算機,這種計算機跟操作它的人有直接的聯(lián)系。最主要的是,這樣的計算機可以進行按目的安排的動作。正因為

引言

  智能機器人之所以叫智能機器人,這是因為它有相當發(fā)達的“大腦”。在腦中起作用的是中央計算機,這種計算機跟操作它的人有直接的聯(lián)系。最主要的是,這樣的計算機可以進行按目的安排的動作。正因為這樣,我們才說這種機器人才是真正的機器人,盡管它們的外表可能有所不同。

  智能機器人具備形形色色的內部信息傳感器和外部信息傳感器,如視覺、聽覺、觸覺、嗅覺。除具有感受器外,它還有效應器,作為作用于周圍環(huán)境的手段。這就是筋肉,或稱自整步電動機,它們使手、腳、長鼻子、觸角等動起來。

  我們稱這種機器人為自控機器人,以便使它同前面談到的機器人區(qū)分開來。它是控制論產(chǎn)生的結果,控制論主張這樣的事實:生命和非生命有目的的行為在很多方面是一致的。正像一個智能機器人制造者所說的,機器人是一種系統(tǒng)的功能描述,這種系統(tǒng)過去只能從生命細胞生長的結果中得到,現(xiàn)在它們已經(jīng)成了我們自己能夠制造的東西了。

  自從1920年捷克斯洛伐克作家卡雷爾,恰佩克的《羅薩姆的機器人萬能公司》問世,人們便對機器人充滿了幻想與期待。隨著社會的不斷發(fā)展,各行各業(yè)的分工越來越明細,機器人也能在其中扮演重要的角色來替代人們的勞動。與此同時,隨著科學技術的發(fā)展,探險、救災、排爆等危險場合工作的機器人,以及自動化生產(chǎn)中機器人的應用也日益廣泛。因此,智能救援機器人的研制已成為急需和必要,文章就智能救援機器人的設計進行了探討。

1   智能救援機器人的硬件設計

  該智能救援機器人主要由電源模塊、檢測感應模塊(實現(xiàn)巡線、避障、撿放硬幣、測距功能)、聲光報警模塊、控制器模塊、電機驅動模塊、顯示模塊六部分組成,其結構框圖如圖1所示。

 


1.1  電源電路

  智能救援機器人全部能量來源于位于機器人底部的六節(jié)五號電池,經(jīng)過傳統(tǒng)的7805穩(wěn)壓電路給其單片機及外圍傳感器供電,其電路如圖2所示。部分傳感器采用5V低電壓供電可以避免機器人過早檢測障礙物而停止前進。

1.2  檢測感應模塊

1.2.1  巡線電路

  巡線模塊我們采用紅外對管。紅外對管由LED和光電三極管組成,光電三極管根據(jù)從地面反射回來的LED的光的強度而改變積極基極電流。在光電三極管基極接一上拉電阻,則可根據(jù)基極電壓的測量判斷反射光的強弱,強光說明探測器下方是白色,弱光說明下方光較弱,大部分光被黑線吸收。對于輸出的模擬信號,我們將其引入五個電壓比較器LM339進行處理。

1.2.2  避障電路

  避障部分采用光電開關,將其安放在機器人需要測量的各個方向。為減少它的測量距離保證機器人的正常運行,我們采用的是低電壓5V供電,供電電壓雖略顯不足,但能保證它的正常短距離探測。光電開關的信號線的高低電平可反映前方障礙物的有無,障礙物檢測電路如圖3所示。

            


1.2.3  超聲波測距電路

  由于超聲波執(zhí)行性強、能量消耗慢、在介質中傳播距離較遠的特點。我們采用DIP-ME007超聲波測距模塊完成高度的測量功能,其電路板如圖4所示。DIP-ME007超聲波測距模塊能比較迅速、方便地測出橋底部距測距模塊之間的距離,此模塊共有五個引腳VCC、tring、echo、out、GND。DIP-ME007超聲波測距模塊輸出為pwm方式,VCC、GND接好后向tring發(fā)一個10 s以上的高電平,就可以在接收口echo等待高電平輸出。[!--empirenews.page--]

1.3  控制器電路

  由于主控制器的任務較多,電路要求引腳較多,且顯示器的控制程序較為復雜,我們單獨配備了一個同樣的單片機作為主控制器的輔助部分,通過它來分擔主控制器的工作,來完成顯示部分的工作。其中主控制器與其它模塊的連接如圖5所示。

 

 


1.4  聲光報警電路

  聲光報警模塊主要應用于搜救報警電路中,同時為進一步擴展應用,我們在控制其開關的同時引入另一條信號線實現(xiàn)了對聲音的控制。尋找硬幣我們采用金屬探測傳感器,當發(fā)現(xiàn)金屬時,其信號線上電平從低電平變?yōu)楦唠娖?,觸發(fā)單片機中斷,在單片機的控制下機器人停止運動,啟動音樂發(fā)生模塊并點亮LED進行聲光報警,具體實現(xiàn)電路如圖6所示。

1.5  電機驅動電路

  單片機通過傳感器的反饋信號控制電機正轉、反轉或者停止,來實現(xiàn)控制機器人完成各種動作。L298N是專用電機驅動芯片,他可以實現(xiàn)電機的正反轉、剎車、pwm調速等多種功能,是對機器人電機進行控制的比較理想的芯片,因此我們采用L298N芯片對兩個普通電機進行控制。L298N芯片信號電源與驅動電源的分開,可以根據(jù)需要對電機的電壓進行調節(jié),其驅動電路如圖7所示。

 


1.6  顯示電路

  采用MSl602C-1型LCD顯示相應的信息。此顯示器模塊的工作電壓為5V左右,支持顯示2行字符,每行可顯示16個字符,每個字符由5×7點陣顯示。

  由于主控制器的單片機任務較多,電路接線較復雜,我們采用單獨的單片機控制顯示模塊。

2  智能救援機器人的軟件設計

  本智能救援機器人的軟件控制部分采用C語言編程,借助C語言的強大功能來實現(xiàn)單片機AT89S52的控制功能。主程序流程圖如圖8所示。

 

 

3  結論

  以AT89S52單片機為核心部件,利用紅外傳感檢測、電機控制等技術,通過各種方案的討論及嘗試,再經(jīng)過多次的整體軟硬件結合調試,不斷地對系統(tǒng)進行優(yōu)化,最后智能救援機器人可以實現(xiàn);避開障礙物,并尋找到合適的路徑;順利通過受損的橋梁,并能較準確地測出橋梁的高度;自動識別路線狀況,并根據(jù)實時狀況快速做出判斷,準確控制機器人的轉向;自動顯示所要求的信息;自動尋線前進,能智能檢測、撿起、放下硬幣;聲光報警,并有彩燈閃爍;行駛到規(guī)定的地點自動停止并顯示救援結束。

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