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ABB YB560103-CL DSQC 241

　摘要：机器人在军事侦察、扫雷排险、防核化污染等***与恶劣环境中以及工业自动化生产的物料搬运上应用很广，随着任务复杂性的增加，对移动机器人的要求也越来越智能化。然而，功能较完备的路径跟踪控制方法普遍具有计算复杂，不易实现等特点。主要针对移动机器人即智能小车的行走系统进行设计，以MCS-51单片机为控制核心的智能小车利用单光束反射取样红外传感器，探测正前方及左右两侧障碍物，利用控制算法寻找行进路线，在无人控制的情况下自主地走出迷宫。设计采用了轮式移动机构，使机器人能直线行走、左右转弯、主要针对路径跟踪算法优化问题，提出一种有效可行的方法，该法比以往算法更简单易行。

　　机器人应当具有几个特征：移动功能，执行功能、感觉和智能。目前全世界各国举办的涉及硬件，软件仿真的机器人大赛不下20余类。各种各样的机器人比赛都有一个共同的宗旨：培养科学创新精神，激发思维的想象力，鼓励理论与实践的结合。不仅如此，现在已经有越来越多的自动控制产品已经介入生产，在农业、工业上都有广泛的应用。新的工作方式将大大的缩短了人工作业的时间，并且减轻了人的体力劳动的支出。走迷宫的微型机器鼠主要是基于自动引导小车(Auto Guided Vehicle，AGV)的原理，实现机器鼠识别路线，判断并自动躲避障碍，选择正确的行进路线走出迷宫。在此选择制作一个简易的行进装置，使其能顺利的走避障或是迷宫。为了实现小车识别路线，判断并自动躲避障碍，选择正确的行进路线，障碍判断采用单光束反射取样红外传感器，驱动电机采用直流电机，控制核心采用MCS-51单片机。控制上采用分时复用技术，仅用一块单片机实现了信号采集、线路判断、电机控制等功能。迷宫由16×16个区组成。起点设在拐角处，终点设在***，占4个区。每个区为180 mm×180 mm大小，间壁高为50 mm，厚度为12 mm，侧面涂白色，底面涂黑色，如图1所示。

　　1 迷宫车控制系统的总体设计方案

　　迷宫车由墙壁传感器、单片机控制板、动力及转向系组成的，控制框图如图2所示。

　　迷宫车采用轮式移动方式。优点是：结构和控制简单而且技术成熟。从选定电动机转速和轮胎直径，可以简单地计算出小车的速度。但是，有关路面的阻力或上坡的驱动转矩等成为重要的因素。考虑这点，在轮胎上使用无线遥控车的塑胶轮胎。如图3所示，前轮1为万向脚轮或球形轮，后轮2和后轮3为***驱动轮，利用它们的转速差实现转向。这种组合的特点是机枢组合容易，而且当2个驱动轮以相同速度、相反方向转动时车体能绕2个驱动轮连线的中点自转，值得注意的是自转中心与车体中心不一致。

　　迷宫车车身材料的选择。迷宫车使用的材料大部分用于结构，一般应采用金属材料。迷宫车承载和运动不应产生严重的变形和断裂，从力学角度讲即具有足够的强度。迷宫车负载小，自重轻，对寿命的要求不高。因此，选用铁皮。

　　1．1 迷宫车控制电路的设计

　　控制电路主要由电机驱动电路，单片机接口电路，电源电路和传感器电路组成。控制框图如图4所示。

　　(1)红外线光感电路传感器通过发光二极管发出红外线，若有障碍物在前方，红外线会被反射回来，被感光三极管接收，单片机程序对信号进行比较处理，按设定的动作要求向后轮的两个电机发出控制命令，控制小车行进。

　　(2)电机驱动电路采用89S51单片机，通过L293D芯片来控制两个驱动电机动作。89S51根据红外传感器对外界进行探测后反馈回来的信号，依据迷宫车探路算法，判定迷宫车行进方向，分别向左右两个驱动电机发出控制指令，该信号经L293D芯片驱动后，直接控制相应电机动作，使迷宫车按既定动作进行前进、后退、转向。

　　1．2 迷宫车控制程序设计

　　控制算法：

　　迷宫车一般有四种控制算法：

　　(1)靠左算法