自动巡线机器人姿态调整方法研究.doc

摘要

本课题是以2006年全国CCTV杯机器人大赛的比赛用机器人研制为背景，根据比赛的实际场地和比赛需求，设计制作出了相应的自动巡线机器人，探讨了机器人行走的一般控制方法。

论文首先对自动巡线机器人总体设计方案进行叙述，阐述其各要素的工作原理，然后就整个自动巡线机器人系统划分为五个模块，分章节对各个模块设计制作进行阐述。

机器人巡线算法是本文研究的重点，将机器人与引导线的相对位置关系分成典型的七种状态，控制系统分别就这七种状态做出相应的调整策略。论证了在这种机构设计下通过不断调整底盘姿态的方法可以让底盘中心线逐渐与引导线重合的实现原理。

机器人机械结构部分，通过分析常用的车轮驱动配置方式，择优选择了前排安装两个万向轮、后排安装两个独立驱动轮的设计方案，充分考虑到了巡线的简易性和稳定性。并针对比赛要求，设计了相应的抓取、推送执行机构。

机器人传感器接口与驱动电路部分，详细阐述了光电传感器检测信号原理，叙述了本次设计所采用的光电传感器接口电路详细设计方案，分析了传感器采用该种布局方案的原因。针对机器人的机械特性和速度要求，设计了两套基于不同原理的电机驱动电路，分析了各自的优缺点和可行性。

机器人主控系统硬件部分阐述了主控芯片选型，主控电路设计方案，以及相应的接口说明。软件部分在MSP430平台上实现了快速、稳定、准确的巡线方法。

比赛表明，该自动巡线机器人行走设计效果良好，经过改进完善，今后可以用于工业控制物料搬运场合。

关键词:机器人；巡线；光电检测；PWM驱动；姿态调整

Abstract

Theprojecttakesthebackgroundoftherobotusedinthe2006NationalRobotTelevisionCompetition.Accordingtothecompetitiongroundandconstraints,anautonomousline-trackingrobothasbeenmade.

Inthisthesis,theoveralldesignofautonomousline-trackingrobotandprincipleofeachessentialelementhavebeendescribed.Therobotsystemhasbeendividedintofivepartsasfellow.

Theautonomousline-trackingarithmeticisthekeyofthisprojectresearch.Therelativepositionrelationshipbetweentherobotandtheleadinglineisdividedintoseventypicalstates;theadjustmentstrategyhasbeendescribedrespectively.Animplementationprincipletoenablecenterlineapproachingtheleading-linegraduallyhasbeendescribedbyadjustingcontinuouslychassisposture.

Inmechanicalstructurepart,byanalyzingthenormalwheeldriveconfigurations,ithasbeenchoicedthattwouniversalwheelsareinstalledinthefrontandtwoindependentdrivingwheelsareinstalledintherear,whichtakesfullyintoaccountthesimplicityandstabilityoftheline-tracking.Tosatifythecompetitionrequirements,thecorrespondingexecutivemechanismshavebeendesigned,suchastaking,pushing.

Insensorinterfaceanddrivecircuitpart,adetailexplanationofphotoelectricsensorandinterfacecircuithasbeendiscus