基于AVR单片机的迷宫机器人设计 毕业论文.doc

毕 业 设 计 （ 论 文 ） 题 目 基于 avr 单片机的迷宫机器人 设计 系 （院） 自动化系 专 业 电气工程与自动化 班 级 2009 级 1 班 学生姓名 学 号 指导教师 职 称 二一三年六月十二日 独 创 声 明 本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指 导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。 据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何 其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重 要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。 本声明的法律后果由本人承担。 作者签名: 年 月 日 毕业设计（论文）使用授权声明 本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文） 的规定。 本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学 校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制 手段保存设计（论文） ；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目 录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许 他人依法合理使用。 （保密论文在解密后遵守此规定） 作者签名: 年 月 日 i 基于 avr 单片机的迷宫机器人设计 摘 要 二十一世纪机器人产业在将成为和汽车、电脑和手机并驾齐驱的 主要产业。不管任何领域，机器人正在慢慢走近我们的生活，成为人 类最好的朋友。机器人技术和产业化在中国具有一定的现实基础和广 阔的市场前景。 本设计中的迷宫机器人是一款智能机器人，具备自主定位、找准 路径、发现出口、避开墙壁和回到出发点自主迅速返回等功能。根据 设计实用性和灵活性的要求设计出外形，集成了众家之所长，又有独 特创新，使得机器人具有完全自主和快速搜寻等众多能力。该迷宫机 器人基于 avr 单片机微处理器，采用小型直流减速电机进行驱动内部 集成 pwm 发生器和 8 位高精度 ad 转换器，通过模块化编程，最终以 12mhz 的频率高效稳定运行。七个光电传感器负责信息的采集，采集 到的数据经过一系列软件滤波后再经线性化得到有效数据，传入控制 系统，控制着机器人每一步行踪，通过我实物制作及实验结果表明， 该方案完全满足迷宫机器人的硬件要求。 关键词：人工智能，模块化编程，软件滤波，控制系统 ii maze robot based on avr single-chip processor is designed abstract robot industry in the 21st century will become the major industry keeps abreast of the cars, computers and mobile phones. no matter any field, robots are slowly approached our lives, as mans best friend. robot technology and industrialization in china has a certain basis and reality broad market prospects. maze in the design of this robot is a robot, its positioning, and get the path back to its starting point, find export, away from the walls and independent quick returns, and other functions. according to the requirements of practicality and flexibility design to design the appearance, integrates the advantages, and has a unique innovation, the robot has a completely independent and quick search ability, etc. the maze robot based on avr single chip microprocessor, adopts the small dc gear motor to drive the internal integrated pwm generator and eight high accuracy ad converter, through the modular programming, eventually with 12 mhz frequency efficient and stable operation. seven of the photoelectric sensor is responsible for the collection of information, data were collected through a series of software filter. effectively data, then through linearization introduced into control system, which controls the robot movements, each step through my physical production and the experimental results show that the scheme can completely satisfy the hardware requirements of maze robot. key words: artificial intelligence, the modular programming，software filter, the control system i 目 录 第一章 绪论 1 1.1 迷宫机器人研究现状 .1 1.2 迷宫机器人主要研究方向 .2 1.3 迷宫场地要求 .2 1.4 迷宫机器人要求 .3 第二章 迷宫机器硬件设计 4 2.1 小车结构设计 .4 2.2 电机 .5 2.3 主控芯片选择 .6 2.4 电机驱动器 .7 2.5 检测迷宫墙壁的传感器 .8 第三章 电路设计 .10 3.1 设计软件的介绍 10 3.2 控制器最小系统电路 11 3.3 电机驱动电路 13 3.4 主电路 14 第四章 主程序设计 .15 4.1 主程序 15 4.2 寻路算法的两个关键点 17 第五章 结论与展望 .18 5.1 结论 20 5.2 展望 21 参考文献 22 谢 辞 .23 附录 24 1 第一章 绪论 当今人类已经进入了知识经济社会和信息社会。随着科学技术和经济的发展， 人类的一切技术活动都围绕着一个目的而展开：将人类从现有的各种事务中解脱出 来，去开辟新的领域，那就是机器人。如今机器人已经非常广泛地应用于。现代工 业、农业、农业、航天，军事等领域中，用机器人代替传统的人力劳动，不仅提高 了工作效率、工作质量，还避免了在某些.领域中人长期在恶劣环境下工作对身体 的伤害。 现代科学和技术的交叉和综合大部分体现在机器人技术，先进机器人技术是一 个国家综合实力的体现，比如我国的神舟系列，蛟龙下海，这些都无不体现我国的 综合国力。目前，许多国家都已将机器人技术列入本国本世纪高技术发展计划。举 办各种机器。人竞赛已成为机器人发展的一种新动力，国际上各种机器人竞赛中， 最为著名的是：机器人足球竞赛、机器人灭火竞赛和亚太机器人大赛，这些竞赛推 动着机器人技术一步一步地发展。在我国，机器人大赛以中国机器人大赛robocup 公开赛和“未来伙伴 ”杯中国智能机器人大赛最具影响力，其中每个省份也根据本省 的具体情况举办一些机器人大赛，比如“联通杯” 山东省机器人大赛。 本设计中的机器人的计背景是以山东省机器人大赛。中的迷宫机器人组，涵盖 电子工程、信息技术、机械工程、传感技术以及人工智能等前沿科技知识。本文从 机器人的主部件选择、外形结构、电子电路的设计制作和控制程序设计编写等方面 详尽的阐述了迷宫机器人的制作过程，具有很强的实践意义，达到了学以致用的目 的，从而学习并领会了设计制作一个完整的控制系统所遵循的一般设计原则、设计 步骤，制作过程中的注意事项以及设计完成后的调试方法。 1.1 迷宫机器人研究现状 迷宫机器人是移动机器人路径规划算法的典型应用，在国内外迷宫机器人一直 是计算机领域和控制领域的研究热点话题。1969 年，the machine design 组织了一 次走迷宫比赛，从那以后世界各地举办了很多关于迷宫机器人的比赛，至 1980 年， 为了很好解决迷宫机器人的路径问题，ieee magazine 提出了一个“micrometer” 的 概念。后来，就关于走迷宫的比赛就一直没有中断过。迷宫机器人硬件越来越先进， 2 算法越来越多。早期有随机算法，概率算法等，向左（右）算法，在迷宫中，机器 人一直沿着迷宫隔栅走，在岔路口用随机选的办法等，可以顺利走出迷宫，但对于 有独立的迷宫，这种算法就容易陷入死循环，后来又有流水法，即广度优先算法等 等。 1.2 迷宫机器人主要研究方向 智能机器人是指机器人。在实时自主运动，没有人参与的环境中，实时自主选 择，是集环境感知、动作的决策与规划与行为控制执行等。功能于一体的具有高度 自动化程度的智能化装置。因此走迷宫机器人是只要启动，就要完全在没有人工干 预的情况下，通过机器人上的光电传感器系统感知迷宫环境，判断是墙壁还是出口， 是前进还是左转和右转等，这些步骤和动作的执行都是有中央处理器通过计算来分 析，并传达命令给电机，让机器人在迷宫中自由而准确的做出选择 1。 此设计针对智能迷宫机器人走迷宫的特点对走迷宫机器人的机械结构、传感器 系统、电源系统以及控制系统分别进行了设计，迷宫机器人采用了三轮式移动机构， 其中包括两个电机驱动轮和一个万向轮控制 系统处理器采用高速 avrmegal6l 单 片机，传感器采用光电传感器，分别用来探测迷宫壁和迷宫地面白线。电源系统采 用充电电池，以满足机器人走迷宫的硬件需要，电机驱动电路用 l298n 驱动模块， 驱动电机能正常前进，同时在对一些经典的智能搜索算法深度优先搜索算法和广度 优先搜索算法的基础上进行总结，我设计出一种坐标法。 1.3 迷宫场地要求 如下图 2-1 所示，迷宫场地由 88 个 18cm18cm 大小相同的正方形单元所组 成。 终点 起点 3 图 2-1 迷宫场地图 迷宫的隔墙高 5cm，厚 1.1cm，迷宫的地面为木质，使用油漆漆成黑色迷宫隔 墙的侧面为白色，顶部为红色。因此两个隔墙所构成通道的。实际距离为 16cm。 外墙将整个迷宫封闭。隔墙侧面和顶部的涂料能够反射红外线，地板的涂料则能够 吸收红外线。迷宫的起始单元可选设在迷宫四个角落之中的任何一个。迷宫制作的 尺寸精度误差应不大于 6%，或小于 3cm。起始单元必须三面有隔墙，只留一个出 口。除了终点区域的格点外，每个格点至少要与一面隔墙相接触。迷宫地板的接缝 不能大于 0.1cm，接合点的坡度变化不超过 5 度。隔墙之间的空隙不大于 0.1cm。 在每个单元的四角可以插上一个小立柱，其截面为正方形。立柱长 1.3cm，宽 1.3cm，高 6cm。小立柱所处的位置称为“ 格点”。使用红外传感器计算穿越迷宫时 间，起点处放置起点红外传感器，用于触发启动计时；终点处放置终点红外传感器， 用于结束计时。传感器沿水平方向。发射红外线，高出地面约 1cm。 1.4 迷宫机器人要求 机器人必须自成独立系统，只能使用电作为机器人的动力，并不能用带线的电 源供电，不能使用遥控，机器人的长和宽限定在 15cm15cm。每次运行中机器人 几何尺寸的变化不能超过 17cm17cm。对机器人的高度不能高出迷宫墙壁的 1/3。 机器人不能跳越、攀爬、钻挖和损毁迷宫隔墙。并且机器人在迷宫的行驶过程中任 何东西都不允许留下。 4 第二章 迷宫机器硬件设计 机器人的主部件对于机器人来说是至关重要的，这种时间比赛，绝大部分是硬 件结构的较量，强硬精妙合理的硬件结构再加上好的控制策略必定能常立于不败之 地。机器人的主部件主要包括：电机、轮子、传感器、控制器以及其他的一些辅助 作材料等。 2.1 小车结构设计 迷宫机器人要求小巧灵活，能在最短时间达到目的地，因此小车地盘的选择尤 为重要，本次设计我选择的底盘的材料是有机玻璃板，自己用钢锯加工而成，轻便 灵活而不失韧度，旋转快捷，底盘为类圆形，使得小车在迷宫中能很好的旋转而不 碰壁，赢得较短时间；底盘直径加大至 150mm，可以安装更多的传感器，为小车 提供了更多的升级空间。 底盘留有直径 8.0mm 的推球槽，载重更强。车轮由 2 片 车轮片拼装而成，并带有一个不锈钢万向轮。增加了车体的承重机械强度。 轮胎 材质选用抗老化的防滑硅胶，不管是爬坡的路面还是适应光滑路面都适合。电源方 案选用 2 节 aa 电池盒，适合 51 系列、avr 系列、pic 系列等多种单片机或数字 电路供电，本车还设计有锂电池盒预留位，车体上安装 2 支铜柱。用于固定小车主 控板；并且还能提升小车空间，可以加大传感器和控制器的安装位置，为了方便升 级小车，底盘预留了许多安装孔，适合安装配套的主控板和传感器模块等一系列配 件，也可以安装小车所需的其它电路板。 综合所述，我们选用小车地盘的基本参数如下： 底盘直径：150mm 车轮直径：50mm 安装孔：3mm 推球槽：80mm 万向轮：5mm 5 图 2-1 小车底部结构 2.2 电机 迷宫机器人大赛是一场速度的较量，时间性比赛，这就要求该机器人具有很强 的推动力、灵活性好且能够承受频繁地加速、减速、改变转向和制动，因此我在选 择电机时就要注意选择的电机必须满足以下性能：控制简单、稳定性高、加减速性 能好。 目前市场应用的电机种类繁多，根据电能种类分为交流电机和直流电机，由于 交流电机需要交流电源控制，众所周知，交流电不易存贮，而机器人要求能够自主 快速移动，所以机器人不方便到场地外引用交流电源，最重要的一点就是，交流电 6 机的控制非常复杂，所以选用直流电机。 直流电机又分为直流无刷电机和直流有刷电机，直流无刷电机噪音低，电磁干 扰低，转速高，可靠性受电子元器件影响，通常还要配驱动器，价格比较贵。直流 有刷电机，相对噪音高，电磁干扰强（电刷、涡流等），转速低，可靠性高，通常 给电就可以转，价格相对便宜一些，所以本机器人选用直流有刷电机 2。 综合所述，我们选用 dc3v-6v 长尾轴直流减速电机，该电机的基本参数如下： 电压：3v6v 电流：80-100ma 转速：5000 转/分钟 减速比：256 输出负载转速：14-22 转/分 输出扭矩：1-1.2kg.cm 图 2-2 小车电机 2.3 主控芯片选择 鉴于本次设计需要，我选用 avrmegal6l 单片机，高可靠性、功能强、高速 度、低功耗和低价位 ,采用精简指令集，以字作为指令长度单位，将内容丰富的操 作数与操作码安排在一字之中，取指周期短，又可预取指令，实现流水作业，故可 高速执行指令 3。该单片机硬件结构采取 8 位机与 16 位机的折中策略，即采用局 部寄存器存堆和单体高速输入、输出的方案(即输入捕获寄存器、输出比较匹配寄 存器及相应控制逻辑)。avr 单片机内嵌高质量的 flash 程序存储器，擦写方便， 7 支持 isp 和 iap，便于产品的调试、开发、生产、更新。avr 单片机的 i/o 线全部 带可设置的上拉电阻、可单独设定为输入、输出、可设定（初始）高阻输入、驱动 能力强（可省去功率驱动器件）等特性，使的得 i/o 口资源灵活、功能强大、可充 分利用。avr 单片机有自动上电复位电路、独立的看门狗电路、低电压检测电路 bod，多个复位源(自动上下电复位、外部复位、看门狗复位、bod 复位)，可设置 的启动后延时运行程序，增强了嵌入式系统的可靠性。 avr 单片机具有多种省电 休眠模式，且可宽电压运行（5-2.7v） ，抗干扰能力强，可降低一般 8 位机中的软 件抗干扰。设计工作量和硬件的使用量。结合以上所说的优点，因此我选择此单片 机 4。 根据外围硬件的特点，我软件用的是 altium designer 6.9 版本 pcb 绘图软件 设计出单片机的最小系统电路板，并。印制出单片机最小系统 pcb 板，并焊上所需原 件，并通过实验，证明此电路板有效和运行稳定。得到如下图的电路板。 图 2-3 本机器人所选用的单片机 2.4 电机驱动器 本设计采用 l298n。直流电机驱动，它是 s。t 公司生产的一种高电压、大电流电 机驱动芯片。该芯片采用1把。5脚封装。主要特点是 l298n 双 h 桥直流/步进电机驱 动芯片工作电压高，电机驱动电源电压 dc 5。-40v，在本次设计中用两节锂电池供 电，供电电压为9v 左右。输出电流大，瞬间峰值电流可达3a，最大输出功率2。5w。 可单独控制2。台直流电机或1台两相。4线(或6。线)步进电机。在不受输入信号影响的 情况下允许或禁止器件工作有一个逻辑电源输入端，使内部逻辑电路部分。在低电压 下。工作；可以外接检测电阻，将变化量反馈给控制电路。可以采用把并联接法控制 8 一台高达3【a 的直流电机。可实现电机正反转。直流电机转速可通过 p。w【m 方式实 现调速。 综合所述，我选用 l298n 芯片驱动，该驱动的基本参数如下： 尺寸：80mm*45mm 主要芯片：l298n、光电耦合器 工作电压：控制信号直流 5v； 最大工作电流：3a 额定功率：25w 图 2-4 选用直流电机驱动 2.5 检测迷宫墙壁的传感器 由于迷宫场地是黑色地面，白色的墙，所选用的传感器为光电开关（光电传感 器） 。它是光电接近开关的简称，它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步 回路选通电路，从而检测物体有无的物体不限于金属，所有能反射光的物体均（即 除开黑色的物体）可被检测。光电开关将输入光信号转换为电信号输出。它的用途 非常广泛，在安防系统中常用光电开关烟雾报警器的检测传感器，自动门用来检测 是否有人进入，工业中经常用它来记数。产品的生产个数。本次设计用来检查前方 9 或两侧是否有墙，从而辨别机器。人所在迷宫的位置，从而精确定位 5。 综合所述，我选光电传感器，该传感器的基本参数如下： 型号：e3f-ds30c4 品名：光电开关漫反射型 外形：直径 18 毫米圆柱体 检测距离：30 cm 距离可调 检测物体：不透明体 工作电压：直流 dc6-36v 以内 输出方式：npn 三线常开 输出电流：300 毫安 外壳材料：塑料 abs 图 2-5 光电传感器 10 第三章 电路设计 3.1 设计软件的介绍 电路设计软件用的是 altium designer 6.9 它是 protel 的升级版本，altium designer summer 6. 9 功能更加强大，这必将把帮助用户更轻松地创建电子设计， 更符合电子设计师的要求，altium 的一体化设计结构将硬件、软件和可编程。硬件 集合在一个单一的环境中，这将令用户自由地探索新的设计构想，在整个设计构成 中，每个人都使用同一个设计界面，summer 6.9 版本解决了大量历史遗留的工具问 题，其中就包括了增加更多的机械层设置、增强的原理图网络类定义，新版本中更 关注于改进测试点的分配和管理、精简嵌入式软件开发、软设计中智能化调试和流 畅的 license 理等功能 6。 altium designer summer 6.9 所具有的新功能和新特性： （1）增强了图形化 drc 违规显示 summer 6.9 版本改进了在线实时及批量 drc 检测中显示的传统违规的图形化 信息，其含盖了主要的设计规则，利用与一个可定义的指示违规信息的掩盖图形的 合成，用户现在已经可以更灵活的解决出现在设计中的 drc 错误 7。 （2）用户自定制 pcb 布线网络颜色 summer 6.9 版本允许用户在 pcb 文件中自定义布线网络显示的颜色。现在， 用户完全可以使用一种指定的颜色替代常用当前板层颜色作为布线网络显示的颜色， 并将该特性延伸到图形迭层模式，进一步增强了 pcb 的可视化特性。 （3）pcb 板机械层设定增加到 32 层 altium designer 6.9 版本为板级设计新增了 16 个机械层定义，使总的机械层 定义达到 32 层，3d 单层显示模式，改进了测试点管理系统。 （4）改进了 direct x 图形重建速度 在 altium designer summer 6.9 的 pcb 应用中增强了 direct x 图形引擎的功能， 直接关系到图形重建的速度，由于图形重构是不常用到的，如果不是非常必要，将 不再执行重构的操作，同时也优化了 direct x 数据填充特性，经过测试，summer 6.9 将在原版本的基础上提升 20%的图形处理性能 8。 11 图 3-1 altium designer 6.9 全新界面 3.2 控制器最小系统电路 控该系统模块的控制核心是 avr 高速单片机 atmega16。其 cpu 工作频率最 高可达 16mhz，内部集成了 8 通道的高达 10 位精度的 a/d 采集模块和 8 通道的 8 位或者 4 通道 16 位的脉冲宽度调制 pwm，具有速度快、价格低、可靠性高，稳定 性强，i/o 口线驱动能力强和片内集成外设资源丰富等特点，其硬件最小系统是指 可以使内部程序运行的所必须的外围电路，也可以包括写入器接口电路，一般情况 下，硬件最小系统有电源、晶振电路组成，芯片要工作必须有电源与工作时钟，至 于复位电路则提供了不掉电情况下 mcu 重新启动的手段，由于 avr 单片机具有 高速性，可利用 i/o 端口线以软件方式模拟 pdiusbd12 的时序，对其读写，大部 分芯片提供了在板或在系统（on system） 。写入程序功能，这种方式可根据不同的 微处理器。速度灵活控制 pdiusbd12 的时序和地址，无需译码电路，即把空白芯 片焊接到电路板上后，再通过写入器把程序下载到芯片中，这样，硬件最小系统应 该把写入器接口电路也包含在其中，基于这个思路，该硬件最小系统包括电源及其 滤波电路、复位电路、晶振电路和写入器接口电路 9。其最小系统原理图如下。 12 图 3-2 控制器最小系统电 图 3-3 控制器最小系统 pcb 板走线图 13 3.3 电机驱动电路 驱动模块内含两个 h 桥的高电压大电流全桥式驱动器，其设计是为接受标准 。 ttl 逻辑电平信号，可以用来驱动直流电动机和步进电动机、继电器线圈和驱动 电感负载，采用标准逻辑电平信号控制；具有两个使能控制端，在不受输入信号影 响的情况下允许或禁止器件工作有一个逻辑电源输入端，使内部逻辑电路部分在低 电压下工作；可以外接检测电阻，将变化量反馈给控制电路。使用 l298n 芯片驱 动电机，该芯片可以驱动一台两相步进电机或四相步进电机，也可以驱动两台直流 电机。驱动的控制电压来自于控制器，最高为 5v，而驱动电压为两节电池直接供 电。当 ena 使能 in1 in2 控制 out1 out2，当 enb 使能 in3 in4 控制 out3 out4。 图 3-4 驱动控制 14 图 3-5 电机驱动电路 3.4 主电路 该主电路主要完成电源的电压稳压到 5v，供给单片机最小系统，光电开关， 驱动的电源直接由电源电池供给，来驱动电机，光电开关检测传回来的信息共 cpu 处理后来控制电机，从而控制电机的转速和转向，使小车快到达目的地。 图 3-6 主电路示意图 7805 供电模块 传感器模块 主控电路模 块 l285n 驱动 模块 电机 供 电 供 电 供 电 供 电 主电源变压 15 第四章 主程序设计 程序是一台机器得以正常运行的灵魂，是为实现特定目标或解决特定问题而 用计算机语言编写的命令序列的集合。为实现预期目的，而进行操作的一系列语句 和指令。 程序就是为使机器人计算机执行一个或多个操作，或执行某一任务，按 序设计的计算机指令的集合。 4.1 主程序 因为迷宫分为 8*8=64 个方格，所以很直观地可以想到用两个变量来存储迷宫 的信息，一个变量存储横轴信息，另一个变量存储纵轴信息，也就是一种坐标的思 维法，把迷宫的一个角落定为坐标原点，横轴为 x 轴，纵轴为 y 轴，如图 4-1 所 示。原点所在角所对应到角的坐标也就是（8，8） 。迷宫小车要到达的目的地就是 坐标为（4，4）的点，也就是让小车在迷宫中行驶的过程中让它无限的趋近坐标为 （4，4）的点。因此有了这样的一种想法，在算法中定义两个变量 x 和 y 来分别 确定小车的位置，在小车行驶途中，当小车横向行驶一格， “x”就自加“1” ，小车纵 向行驶一格， “y”就 自加“1” ，同理小车横向倒退一格， “x”就自减“1”，小车纵向倒 退一格， “y”就自减“1” ，在每一个岔路口的坐标自都需要入栈，当小车选择的其中 一条路行不通的时候，小车需要回到岔路口，然后坐标值出栈，选择没有走过的另 一条路，通过这种想法让小车无限的趋近迷宫的中心。设计出程序见附录。 4-1 迷宫坐标图 16 根据以上思路程序流程图，如图 4-2 所示。 开始 初始化 检测墙壁信 息 是 否 岔 路坐标出栈 继续前进 后退 做出选择 坐标入栈 是 否 终 点 是否 无 路 结束 继续前进 是 是 否 否 是 否 4-2 程序流程图 17 4.2 寻路算法的两个关键点 第一，在岔路口的转弯策略以及小车运行的稳定性，转弯的策略一定程度上决 定了从小车开始运行到找到终点的时间长短。良好的转弯寻路策略可以大量减少不 必要的寻路时间，用较高的效率寻找到终点。小车运行的稳定性对于寻路过程也十 分重要，如果小车运行时姿态不稳就不能正确检测挡板，传回来的信息就不能确定 小车是前进还是后退，是横向行驶还是纵向行驶，或者电机就会空转一段时间，那 么统计的数据就整个乱掉了，很有可能造成算法崩溃，x 和 y 的值就有可能是无 限的自加或自减，所以小车的行进和转弯的过程一定要在硬件和软件两方面都调节 到最稳定的状态，然后再开始设计后续的算法。 第二，正确使用堆栈，在行驶过程中小车会遇到很多的岔路口，整个选路算法 中就会有大量地使用堆栈的入栈和出栈操作，如果对入栈和出栈的条件判断不正确， 有可能造成数据紊乱，整个算法就崩溃了，最好是做一个显示电路，来正确显示坐 标的入栈和出栈的值，在哪里发现错误就去找这里的程序，这样就能一目了然，并 且不易出错，也不会影响到别的地方的程序，直到整个寻路算法稳定为止。 18 第五章 结论与展望 经过为期两个半月的时间，从设计到制作以及后期的调试并完成，迷宫机器人 终于经测试达到了预期的目标，完成了相应的功能，如下为迷宫机器人的实物图 5- 1 所示。 图 5-1 迷宫机器人前视图 19 图 5-2 迷宫机器人顶部视图 20 图 5-3 迷宫机器人侧面视图 迷宫机器人虽小但灵活快速，涉及的知识很丰富，经过反复调试与修改，最后 终于做出来了。一路走来，经历了很多，遇到许多困难，很是坎坷，不经历风雨， 怎能见彩虹。只有在不断吸取教训的过程中坚持下来才会学到更多的知识，对知识 的理解更加深刻，为未来的发展奠定了理论基础，下面对本次设计作以下简单总结。 5.1 结论 通过选择 avr 单片机作为迷宫机器人的控制核心，选择 l285n 作为电机驱动等， 设计出了完善的硬件电路，创新出坐标算法，并应用传感器技术电机控制技术对机 器人进行控制，完成了硬件设计和软件编写并进行系统调试 10。实现了机器人自主 走出迷宫基本要求，并能够精确在迷宫中定位，准确无误地到达指定位置。 21 应用这套设计方案对迷宫机器人进行控制，不仅简化了系统的硬件结构，降低 了硬件成本，而且提出了一种全新算法，对机器人控制精确，稳定度高，在实际应 可应用于搜救，此设计方案具有合理性和可行性。 5.2 展望 经过我的不断努力，从设计到制作以及后期的调试并完成，迷宫机器人终于 经测试达到了预期的目标，完成了相应的功能，在此设计中我设计的这种坐标值算 法还能用的实际生活中，地球现在已进入地壳的活跃期，经常发生地震，地震后的 搜救工作是关键的一个环节，能否在生命的黄金时间内搜救到幸存者是搜救工作的 一大难题，因此根据本设计的迷宫机器人的算法，可以应用的时间的就搜救机器人 上，如果要让一个搜救机器人是一个复杂的环境中去搜救，只要给机器人输入起始 坐标和重点坐标，让后吧机器人放在起点，它就会在复杂的场所发现伤者，并找到 出口。 22 参考文献 1 张国良,敬斌,刘延飞,熊磊.自主移动机器人设计与制作. 西安: 西安交通大学出版社, 2008:46-58. 2 刘锦波,张承慧.电机与拖动 .北京:清华大学出版社,2006:126-130. 3 张毅刚,彭喜元.单片机原理与应用设计m. 北京: 北京市海淀区四季青印刷厂,2010:26-28. 4 丁元杰.单片微机原理及应用m. 北京: 机械工业出版社,2005:76-79. 5 刘爱华,满宝元.传感器原理与应用技术.北京:人民邮电出版社,2010:63-67. 6 石磊,张国强.altium designer 6.9 中文版电路设. 北京:清华大学出版社,2006:214-250. 7 谢龙汉,鲁力,张桂东.altium designer6.9 原理图与 pcb 设计及仿真.电子工业出