機(jī)器人設(shè)計(jì)方案

機(jī)器人設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一具有獨(dú)立前進(jìn)、轉(zhuǎn)彎、后退、避障、救人等功能的救援機(jī)器人。設(shè)計(jì)任務(wù)電子控制組：設(shè)計(jì)好控制電路及原理圖，各類傳感器電路及穩(wěn)壓電源，并制作成獨(dú)立模塊，按程序要求進(jìn)行調(diào)試（超聲波、雷達(dá)和紅外線傳感器的感應(yīng)距離）。機(jī)械設(shè)計(jì)組：設(shè)計(jì)機(jī)器人各部分結(jié)構(gòu)（包括機(jī)械手、身軀、底盤）以及各類傳感器模塊的安裝。程序設(shè)計(jì)組：按照具體設(shè)計(jì)要求進(jìn)行編程及調(diào)試、燒錄等工作。設(shè)計(jì)思路機(jī)器人在封閉場地內(nèi)利用紅外線傳感器自動(dòng)搜索安裝了紅外線發(fā)射管的洋娃娃。一旦發(fā)現(xiàn)目標(biāo)便向目標(biāo)靠近，途中發(fā)現(xiàn)障礙物則側(cè)移距離L或轉(zhuǎn)彎角度a然后繼續(xù)前進(jìn)，當(dāng)機(jī)器人與洋娃娃之間距離達(dá)到S（此時(shí)紅外線傳感器比超聲波傳感器或雷達(dá)優(yōu)先級(jí)更高）時(shí)，觸發(fā)控制機(jī)械臂抓向小人，機(jī)械臂的“手指”部分裝有壓力傳感器（或輕觸開關(guān)代替觸覺傳感器實(shí)現(xiàn)），當(dāng)抓緊小人時(shí)觸發(fā)單片機(jī)控制（入口設(shè)一200W白熾燈光感返回或者程序倒退返回）機(jī)器人返回，并翻轉(zhuǎn)電機(jī)松開洋娃娃。場地模擬入口入口小人障礙物有一封閉場地并設(shè)立一入口，機(jī)器人從入口出發(fā)，利用紅外線傳感器搜索救援目標(biāo)洋娃娃，沒有搜索到時(shí)則繼續(xù)前進(jìn)，遇到障礙物時(shí)側(cè)移并轉(zhuǎn)彎繞過障礙物繼續(xù)前進(jìn)，直到接近目標(biāo)控制機(jī)械臂抓緊小人并返回，途中屏蔽掉紅外線感應(yīng)，只繞過障礙返回。返回到達(dá)入口白熾燈處手部電機(jī)反轉(zhuǎn)松開小人并復(fù)位。五、機(jī)器人運(yùn)作流程圖：入口出發(fā)入口出發(fā)驅(qū)動(dòng)雙步進(jìn)電機(jī)前進(jìn)功能一：繞過障礙物并前進(jìn)超聲波傳感器（或雷達(dá)）測障礙物驅(qū)動(dòng)雙步進(jìn)電機(jī)繞過障礙發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并救人小人裝紅外線發(fā)射器機(jī)器人裝紅外線接受器搜索到目標(biāo)（即機(jī)器人接受到紅外線信號(hào)）后向目標(biāo)前進(jìn)，驅(qū)動(dòng)手部步進(jìn)電機(jī)實(shí)施抓起小人動(dòng)作。設(shè)計(jì)程序返回或在入口處設(shè)置一200W白熾燈，利用光敏傳感器返回控制手部步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)松開小人復(fù)位入口（白熾燈）小人障礙物6.5V與12V直流電源電路7.壓力或觸覺傳感器8.步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路（1）：步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路（2）機(jī)器人俯視圖可接收的紅外線方向機(jī)器人俯視圖可接收的紅外線方向帶有遮擋筒的紅外線接收頭，可以保證只接受到一個(gè)直線放向的紅外線而不被其他方向的紅外線干擾，在機(jī)器人前方裝有5個(gè)或7個(gè)紅外線接收頭，數(shù)目越多搜索越精確。不間斷地發(fā)射超聲波測試前方扇形范圍內(nèi)障礙，可以用雷達(dá)替代，控制優(yōu)先級(jí)低于紅外線（正前方接受到紅外線時(shí)表示正前方無障礙，向目標(biāo)方向前進(jìn)，沒有接收到紅外線則表示目標(biāo)不在感應(yīng)范圍內(nèi)或者前方有障礙）。超聲波傳感器或雷達(dá)發(fā)射接收系統(tǒng)裝有紅外發(fā)射器的洋娃娃紅外線搜索、超聲波避障方案七、紅外線搜索方案原理場地內(nèi)洋娃娃身上的紅外線發(fā)射頭發(fā)射的紅外線被機(jī)器人身上一個(gè)接收頭接受到，如果這個(gè)接收頭不是正前方的接收頭（藍(lán)色框表示），假設(shè)它被右方的接收頭接收到，則觸發(fā)單片機(jī)控制底盤步進(jìn)電機(jī)右轉(zhuǎn)（2個(gè)相對(duì)步進(jìn)電機(jī)同向同速轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)2個(gè)車輪一正轉(zhuǎn)一反轉(zhuǎn)，可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人原地轉(zhuǎn)向），直到正前方的接收頭接收到紅外線后就觸發(fā)單片機(jī)控制機(jī)器人向目標(biāo)前進(jìn)。同理，若是左邊的接收頭接收到紅外線則向左轉(zhuǎn)。算法與程序設(shè)計(jì)機(jī)器人程序?qū)嵤┓桨腑h(huán)境虛擬到內(nèi)存以二維數(shù)組存儲(chǔ)（一個(gè)元素代表一個(gè)固定的距離。機(jī)器行走時(shí)記錄行走過的位置（只有正向行走時(shí)才記錄）。機(jī)器人救援分成三部分：循跡、救援、返回。循跡又分找到前和找到后（大概方位）。個(gè)部分流程圖如下：未探測到目標(biāo)（即紅外傳感器未發(fā)生中斷）流程。注:啟動(dòng)時(shí)環(huán)境映射全部標(biāo)示為未通過關(guān)于轉(zhuǎn)變方向后虛擬環(huán)境的標(biāo)示問題：設(shè)立標(biāo)志（記錄方向）紅外發(fā)生中斷（即檢測到目標(biāo)）和抓取動(dòng)作流程紅外中斷抓取動(dòng)作機(jī)器返回方向和距離出棧（向相反