移动小车红外避让系统设计开题报告

1. 研究目的与意义

背景：在80年代中期,设计和制造机器人的浪潮已席卷全球。机器人技术以包含机械、电子、自动控制、计算机、人工智能、传感器、通讯与网络等多个学科和领域为代表，是多种高新技术发展成果的综合集成，代表了高科技发展的前沿。随着机器人的智能化水平不断提高，随着它在人类生活领域中的应用不断扩大，将会给人们的生产生活带来了巨大的影响。从机器人的构想到今天机器人的相对普及，机器人的应用已经遍及机械、电子、冶金、交通、宇航、国防等多个领域。

90年代以来,以研制高水平的环境信息传感器和信息处理技术、高适应性的控制技术为标志,开展了移动机器人的更高层次研究。自动避让的移动小车就是轮式机器人的一种,其运用范围非常广泛。为防止生产生活中的各种妨害，例如在一些火宅或者一些自然灾害的现场，经常需要进入到对一些危险或人类不能直接到达的地方进行观察，采集数据，这些就需要用机器人来完成。而在机器人在上述等环境中行进时红外线自动避障是一项必不可少也是最基本的功能。所以现代移动设备应具有一定的规避能力。而随着电子技术的不断发展，人们发明了各式各样的具有感知，决策，行动和交互能力的机器人，机器人的传感器种类也越来越多，其中红外传感器已经广泛成为自动行走和驾驶的重要部件。红外传感器的典型应用领域为自主式智能导航系统，机器人要实现红外线自动避障功能就必须要感知障碍物，对障碍物的感知相当于给机器人一个视觉功能。因此，红外线自动避障系统的研发就应运而生。在现在生活中，红外线自动避障小车可以作为困难环境检测机器人和紧急抢险机器人的运动系统，让机器人在行进中自动避过障碍物，帮助人们完成相应的任务。目前，国内外的许多大学及研究机构都在积极投入人力、财力研制开发针对特殊条件下的安全监测系统。其中包括研究使用远程、无人的方法来进行实现，如机器人、远程监控等。无线传输的发展使得测量变得相对简单而且使得处理数据的速度变得很快甚至可以达到实时处理”。此外随着微电子技术的不断发展，微处理器芯片的集成程度越来越高，单片机已可以在一块芯片上同时集成cpu、存储器、定时器、并行和串行接口、看门狗、前置放大器、a/d转换器、d/a转换器等多种电路，单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、温度、速度、角度、长度、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。这就很容易将计算机技术与测量控制技术结合，组成智能化测量控制系统。这种技术促使红外避障机器人技术也有了突飞猛进的发展。该红外线避障小车可以作为机器人的典型代表。

目的意义：在科学探索和紧急抢险经常会遇到对与一些危险或人类不能直接到达的地域的探测，这些就需要用机器人来完成。而在机器人在复杂地形中行进时自动避障是一项必不可少也是最基本的功能。设计一个以此为初衷的移动小车自动避让控制系统设计，拟采用红外线蔽障,利用单片机来产生信号对红外线发射管进行调制发射,发射出去的红外线遇到避障物的时候反射回来,红外线接收管对反射回来信号进行调制,输出比较电平。外界对红外信号的干扰比较小,且易于实现。因此，红外线避障系统的研发就应运而生。我们的红外线避障小车就是基于这一系统开发而成的。通过构建红外线智能小车系统，培养设计并实现红外线自动控制系统的能力。在实践过程中，熟悉以单片机为核心控制芯片，设计小车的检测、驱动和显示等外围电路，采用红外线智能控制算法实现小车的智能循迹。灵活应用机电等相关学科的理论知识，联系实际电路设计的具体实现方法，达到理论与实践的统一。在此过程中，加深对控制理论的理解和记忆。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：

(1)查阅文献资料，掌握红外传感器的原理和使用方法；

(2)掌握单片机的软硬件系统的设计的实际操作；

(3)熟练使用C语言对单片机进行编程；

(4)掌握对所设计的系统的分析与调试方法；

（5）实现小车红外线自主避障功能。

预期目标：

(1)总体设计本文智能小车软硬件系统，通过比较选择合适的主控单片机和驱动芯片。

(2)对红外线自动避障小车的硬件进行设计。硬件系统的组装和调试阶段。

(3)对红外线自动避障小车的软件进行了设计。进行小车软件程序编程和调试阶段。

(4)准备小车的组件，在实验室进行硬件和软件的调试以及所需的补充资料。

(5)组装小车，将各接口按程序中设计好的连接起来。

(6)在实验室做模拟调试。

(7)简单记录实验过程和实验结果，拍下实验效果图。

3. 研究的方法与步骤

通过程序设计与程序算法的调试，并下载到单片机的最小系统中进行实际验证，根据小车在实际道路中运行的情况进行程序和参数的改变，来完成既定的任务。技术路线和实验方案:采用红外传感器对障碍物进行辨别，拟采用红外线蔽障,利用单片机来产生信号对红外线发射管进行调制发射,发射出去的红外线遇到避障物的时候反射回来,红外线接收管对反射回来信号进行调制,输出比较电平，将传感器发送的信号交单片机进行处理。根据单片机中设定的程序，对障碍物的情况进行判定，然后引导小车完成前进、左拐或者右拐，做出相应的动作。

4. 参考文献

（1）王兆安、刘进军主编 电力电子技术 北京 机械工业出版社 2009

（2）陈建明主编 电气控制与plc应用 北京 电子工业出版社 2014

（3）张洪润,孙悦等著.单片机原理及应用.清华大学出版社.2008

5. 计划与进度安排

1周 2022.2.20-2.24 毕业实习总结；

2周 2022.2.27-3.3 毕业设计开题、确定毕业设计方案；

3周—4周 2022.3.6-3.17 学生进行毕业设计需求分析、