【测控技术与仪器】智能红外避障履带式机器人设计

毕业设计题目智能红外避障履带式机器人设计学生姓名学号系别防灾仪器系专业电气工程及其自动化班级开题时间2012年12月25日答辩时间2013年6月6日指导教师职称副教授智能红外避障履带式机器人设计摘要随着红外物理与技术的不断发展,红外探测技术已经被广泛地应用于军事、煤矿的安全生产等各个领域。论文设计了一款具有红外避障功能的智能履带式机器人。该电路设计主要由以下四个模块组成传感器模块（红外发射和接收器），控制模块（单片机AT89S52），执行模块（伺服电机），稳压电源模块。传感器模块主要通过对左方、右方以及正前方红外传感器的信号分别进行采集，把检测到的障碍信息传送给控制模块。控制模块作为系统控制处理器对采集来的信号进行处理，做出比较后把控制信号传送给执行模块，实现机器人的自动避障，快、慢速行驶，以及自动停车。实验结果表明，设计的履带式机器人成功实现了自动避障功能。关键词避障；机器人；单片机；红外传感器INTELLIGENTINFRAREDOBSTACLEAVOIDANCEROBOTDESIGNABSTRACTWITHINFRAREDPHYSICSANDTECHNOLOGYCONTINUESTOEVOLVE,INFRAREDDETECTIONTECHNOLOGYHASBEENWIDELYUSEDINMILITARY,COALMINEPRODUCTIONSAFETYANDOTHERFIELDSANINTELLIGENTTRACKEDROBOTWITHINFRAREDOBSTACLEAVOIDANCEFUNCTIONISDESIGNEDINTHEPAPERTHECIRCUITDESIGNCONSISTSOFTHEFOLLOWINGFOURMODULESASENSORMODULEINFRAREDTRANSMITTERANDRECEIVER,THECONTROLMODULESCMAT89S52,ANEXECUTIONMODULESERVOMOTOR,ANDTHEPOWERSUPPLYMODULESSENSORMODULECOLLECTTHEINFRAREDSENSORSIGNALTHROUGHLEFT,RIGHTANDFRONTSEPARATELYTHEDETECTEDOBSTACLEINFORMATIONWILLTRANSFERTOCONTROLMODULEANDTHECONTROLMODULEASTHESYSTEMCONTROLPROCESSORWILLPROCESSTHECOLLECTEDSIGNALTOMAKECOMPARISONANDTHETRANSFERCONTROLSIGNALTOTHEEXECUTIONMODULE,FORIMPLEMENTINGAUTOMATICOBSTACLEAVOIDANCE,FASTANDSLOWSPEEDANDSTOPPINGAUTOMATICALLYOFROBOTEXPERIMENTSHOWTHATTHEDESIGNEDROBOTACHIEVEDAUTONOMOUSOBSTACLEAVOIDANCEKEYWORDSOBSTACLEAVOIDANCEROBOTMICROCONTROLLERINFRAREDSENSORS目录引言11履带式机器人及红外技术概述211履带式机器人的研究意义及现状212红外技术的研究意义及现状313论文研究内容及结构32总体设计方案421系统原理组成框图422主要设计任务43硬件设计531控制模块532红外传感器检测模块1033电源驱动模块1134稳压模块144软件设计145组装与调试1651硬件组装1652软件和硬件的联合调试17结论20致谢20参考文献21附录22引言近年来，由于军事应用的牵引和推动，红外技术得到快速发展，红外系统具有以下四个优点（1）环境适应性强，在夜间和恶劣天气条件下的工作能力优于可见光；（2）被动式工作，隐蔽性好，不容易受到外界的干扰；（3）依靠目标和背景之间各部分的发射率和温度形成的红外辐射差进行探测，从而能够比可见光更好的识别伪装目标；（4）红外系统具有体积小、重量轻和低功耗等特点。目前在军事领域和民用工程中红外技术已被广泛使用。在民用工程领域中的应用大致可分为（1）在地貌学、环境监测、气象预报、遥感资源调查等领域的应用；（2）用于对地下矿山的温度和气体的检测；（3）红外热像仪在消防、电力、医疗以及石化和森林火灾预报中的应用。此外，35M波段热像仪不仅能够日以继夜的工作，还能够透过雨、雾、雪进行观察1。在科学探索和应急救援中，经常需要检测一些危险或人类不能直接到达的地区，这就需要机器人来完成。而机器人在复杂地形中行驶时的自动避障是一个最基本、最重要的功能。因此，研究和开发自动避障系统便应运而生。智能红外避障履带式机器人就是基于这一系统开发而成的。随着时代和科技的发展，对于人类所不能直接到达的地域和未知空间的探索逐步成为热门，这使得对机器人的红外自动避障功能的研究开发变得意义重大。目前避障机器人在多种行为冲突问题的解决上还存在比较明显的能力不足的缺陷，无法准确识别U形等复杂障碍，也没有最优避障路径。而我们以AT89S52单片机作为该履带式机器人的核心控制单元，使用红外避障传感器采集周围环境信息，综合控制程序选取机器人的控制行为，较好地解决避障过程中存在的各种行为以及行为冲突问题，使机器人能够更准确地检测到障碍物，保证了避障的快速性和准确性。而选择履带式底盘的原因是基于它在实际应用中所要面临的问题进行考虑的，采用履带式底盘能减机器人车轮对地面的压强，利于增加防护性；其次，适用地形广，利于野外机动；最后，在行进中能够保持机器人的平稳性。1履带式机器人及红外技术概述11履带式机器人的研究意义及现状机器人是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排好的程序，还可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。机器人的任务是协助或取代人类的工作，如制造业、建筑业或排爆等危险工作。自20世纪60年代以来，关节式机器人就已经成为制造业不可缺少的核心装备。因为关节式机器人操作手的机座是固定的，所以其工作空间受到了比较大的限制，为了突破关节式机器人操作空间的限制，研究人员想到了为其装备移动机构，这样便产生了移动式机器人。移动式机器人的可移动性大大扩展了机器人的工作空间，并能使机器人手臂更好定位以高效的完成任务。移动式机器人应用范围要比关节式机器人广泛，因此现代工业上多采用移动式机器人。移动机器人需要有运动机构，运动机构是移动式机器人的重要执行部件，并且能够使机器人进行无约束运动。运动机构一方面支撑机器人的机身、手臂，另一方面还可以根据工作任务的要求，带动其在广阔的空间运动。运动有多种途径，因此机器人运动方式的选择是移动机器人设计的一个重要方面。按其结构可以分为腿式、轮式、履带式，每种机器人都有其各自的特点2,3。履带式移动机器人（又称无限轨道式机器人）的特点有如下几个（1）支撑面积大，接地比压小，适合在松软或泥泞场地作业，下陷度小，滚动阻力小，越野机动性能好；（2）转向半径小，可以实现原地转向；（3）具有良好的自复位和越障能力，带有履带臂的机器人还可以像腿式移动机器人一样行走；（4）履带支撑面上有履齿，不易打滑，牵引附着性能好，有利于发挥较大的牵引力4。在科学探索和应急救援中，经常需要检测一些危险或人类不能直接到达的地区，这些都需要机器人来完成，随着机器人技术的发展，腿式移动机器人能够满足某些特殊的要求，但由于其结构自由度太多，控制比较复杂，应用受到一定的限制。综合比较起来，由上文所述的履带式机器人具有的优点来看，履带式移动机器人能够很好地适应地面的变化，它在科学探索、应急救援和现代工业自动化等领域中具有重大的发展空间，因此目前对于履带式移动机器人的研究受到广泛关注，正在蓬勃发展。12红外技术的研究意义及现状红外技术的英文名称是INFRAREDTECHNIQUE。红外技术的内容包含以下四个主要部分（1）红外辐射的性质，其中有受热物体所发射的辐射在光谱、强度和方向的分布；辐射在媒质中的传播特性反射、折射、衍射和散射；热电效应和光电效应等。（2）红外元件、部件的研制，包括辐射源、微型制冷器、红外窗口材料和滤光电等。（3）把各种红外元、部件构成系统的光学、电子学和精密机械。（4）红外技术在军事上和国民经济中的应用。所以说红外技术的研究涉及的范围相当广泛，既有目标的红外辐射特性，背景特性，又有红外元、部件及系统；既有材料问题，又有应用问题57。近年来，由于军事应用的牵引和推动，红外技术得到快速发展。红外系统具有以下四个优点（1）环境适应性强，在夜间和恶劣天气条件下的工作能力优于可见光；（2）被动式工作，隐蔽性好，不容易受到外界的干扰；（3）依靠目标和背景之间各部分的发射率和温度形成的红外辐射差进行探测，从而能够比可见光更好的识别伪装目标；（4）红外系统具有体积小、重量轻和低功耗等特点。目前在军事领域和民用工程中红外技术已被广泛使用。红外传感器以其优异的性能，满足了多方面的要求。例如漫反射型红外传感器，它主要由红外发射二极管和红外接收器组成，由于具有低功耗、高灵敏度、优良的抗干扰能力等特点。因此红外传感器为自己在避障机器人行业中的应用开辟了新的市场，目前国内外很多避障机器人的研究都是基于红外传感器而展开的8,9。13论文研究内容及结构本论文以履带式机器人为平台来研究设计机器人的避障功能。首先介绍了智能红外履带式避障机器人的工作原理和总体设计方案，然后着重介绍机器人的硬件设计和软件设计。最后介绍了机器人的组装与调试。本文研究内容主要分为五章，其具体内容如下第1章是履带式机器人及红外技术概述，主要是简要的介绍了履带式机器人的研究意义及现状和红外技术的研究意义及现状；第2章主要介绍智能红外履带式避障机器人的总体设计方案，阐明了系统的工作原理；第3章详细的介绍了系统的硬件设计，对系统的几个主要模块传感器模块（红外发射和接收器），控制模块（单片机AT89S52），执行模块（伺服电机），稳压电源模块的工作原理等进行了比较详细的介绍；第4章是介绍系统的软件设计，基于机器人要实现的避障功能，做出一个程序流程图，根据流程图的思路，运用C语言编写控制程序；第5章通过软件仿真和实验验证机器人避障的实用性和可靠性，并根据相应的问题进行调试，致力于取得更好的避障效果。最后是对本次设计的过程进行简要的总结。2总体设计方案21系统原理组成框图图21系统原理组成框图系统主要原理是电源直接给机器人供电，同时通过稳压模块给红外传感器检测模块和单片机主控模块供电。通过红外传感器检测模块实时监测路面情况并及时传输给单片机，由单片机主控核心模块根据红外传感器检测模块给予的信息控制机器人电机的转动工作状态，电机驱动模块驱动机器人电机转动，实现前进与停止。22主要设计任务本设计的主要内容是自行设计制作一个具有智能红外避障功能的履带式机器人，该机器人在前进的过程中能够检测到前方障碍物并自动避开，达到避障的效果。该设计的主要任务如下（1）硬件电路的参考与设计；（2）机器人硬件模型的组装；（3）控制程序的编写；（4）软件和硬件的联合调试。3硬件设计31控制模块311单片机AT89S52介绍该设计采用的单片机是AT89S52，其片内带有8K字节闪速可编程、可擦除寿命1000次程序存储器。AT89S52单片机与工业标准8051中单片机能够完全兼容，同时还支持两种软件可选的省电模式，工作时钟最高可达到24MHZ。该单片机通过对实时控制、实时处理等功能的完善，简化了硬件配置。AT89S52是一种性能高、功耗低的CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程FLASH存储器。使用高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上FLASH允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单片机芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在线系统可编程FLASH，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案10。AT89S52引脚示意图及实物图如图31所示。图31AT89S52引脚示意图及实物图AT89S52具有以下标准功能8K字节FLASH，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52可降至0HZ静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。8位微控制器8K字节在系统可编程FLASH。AT89S52单片机的各引脚功能介绍如下P0口P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。在FLASH编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。P1口P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时把P1端口用作输入口。用作输入口时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。此外，P10和P12分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P10/T2）和时器/计数器2的触发输入（P11/T2EX），具体如下表所示。在FLASH编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。P1口的第二功能如下P10T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出；P11T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）；P15MOSI（在线系统编程用）；P16MISO（在线系统编程用）；P17SCK（在线系统编程用）。P2口P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时把P1端口用作输入口。用作输入口时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVXDPTR）时，P2口送出高八位地址。在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址（如MOVXRI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。在FLASH编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。P3口P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P3端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时把P1端口用作输入口。用作输入口时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。同时P3口还可以作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下所示。在FLASH编程和校验时，P3口还能接收一些控制信号。P3口引脚第二功能如下P30RXD串行输入口；P31TXD串行输出口；P32INT0外部中断0；P33INT1外部中断1；P34T0定时/计数器0；P35T1定时/计数器1；P36WR外部数据存储器写选通；P37RD外部数据存储器读选通。此外，P3口还接收一些用于FLASH闪存编程和程序校验的控制信号。RST复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。ALE/PROG当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对FLASH存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE禁止位无效。PSEN程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89S52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。EA/VPP外部访问允许，欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000HFFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。需注意的是如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平（接VCC端），CPU则执行内部程序存储器的指令。FLASH存储器编程时，该引脚加上12V的编程允许电源VPP，当然这必须是该器件是使用12V编程电压VPP11,12。312AT89S52单片机控制电路单片机控制电路由单片机最小系统组成，它的主要作用是接受探头传来的电压信号，再通过控制程序设定的逻辑算法给出下一级电机驱动电路的指令。单片机最小系统包括主控IC，外部时钟电路，复位电路和电源组成。本设计采用如图32所示的单片机最小系统。图32单片机最小系统原理图该单片机最小系统主要由如下几部分组成1时钟电路XTAL1和XTAL2是独立的输入和输出反相放大器，它们可以被配置为使用石英晶振的片内振荡器，或者是器件直接由外部时钟驱动。时钟XTAL1引脚，接外部晶振的一端。它是片内振荡器反相放大器的输入端。在采用外部时钟时，外部时钟振荡信号直接送入此引脚作为驱动端，其频率为033MHZ；时钟XTAL2引脚，接外部晶振的另一端。它是片内振荡器反相放大器的输出端，振荡电路的频率为晶振振荡频率。当采用外部时钟电路时，此引脚应悬空不用。该单片机的时钟有两种方式，一种是片内时钟振荡方式，但需18和19脚外接石英晶体212MHZ和振荡电容，振荡电容的值一般取10P34P。另外一种是外部时钟方式，即将XTAL1接地，外部时钟信号从XTAL2输入。虽然内部时钟是用芯片内部振荡电路，不需要外部振荡器件，但是精度不高，温飘也较大。而采用石英晶振的外部时钟，精度高，稳定性好，因此本设计采用外部时钟方式。单片机时钟电路如图33所示图33单片机时钟电路2复位电路图34所展示的是单片机最小系统原理图包括的两种复位方式上电自动复位和手动复位。在单片机最小系统中，复位电路是非常关键的，当程序跑飞（运行不正常）或死机（停止运行）时，就要靠复位来使单片机恢复正常工作。MCS5L系列单片机的复位引脚RST（第9管脚）出现2个机器周期以上的高电平时，单片机就执行复位操作。如果RST持续为高电平，单片机就处于循环复位状态。上电自动复位是通过外部复位电路给电容C充电加至RST引脚一个短的高电平信号，此信号随着VCC对电容C的充电过程而逐渐回落，级RST引脚上的高电平持续时间取决于电容C的充电时间。因此为保证系统能可靠地复位，RST引脚上的高电平必须维持足够长时间。手动复位则是通过RST端经电阻与电源VCC接通来实现。由于手动复位和上电自动复位的功能一样，而且实现起来比较方便，因此本设计中采用手动复位的方式。图34单片机复位电路32红外传感器检测模块321红外避障传感器的工作原理本次设计使用的是漫反射型红外传感器，主要组成部分是红外发射二极管和红外接收器。主要应用于红外遥控系统，红外探测系统，红外幕墙保安系统，光电开关/光传感器，磁带、光盘监测器，主动红外夜视仪，电脑、手机等便携设备的红外数据传输系统等。具有低功耗、高灵敏度、优良的抗干扰能力等特点13。它的工作原理可以概括为如下几点174HC00和周边元件组成可调频率方波发生器，将红外发射管发出的红外光调制成一定频率后再发射出去。103可调电阻用于改变红外光的发射频率，502可调电阻可改变红外发射管的亮度（也就是改变发射功率）。2模块中有一个一体化红外接收头，此接收头只接收频率为38KHZ左右的红外光信号，其他频率段的红外光均过滤掉。3当传感器前方有物体反射38KHZ红外光，一体化接收头接收到之后将输出0V电压，当前方无物体时输出5V电压。图35红外避障传感器原理图322红外避障传感器的介绍该红外传感器总共输出4根引脚，如图36所示图36红外避障传感器引脚图红外避障传感器的4个引脚的具体说明如下1VCC（接电源供5V的电压）。2GND（地线，也就是电源负极）。3OUT（信号输出，传感器检测到物体的时候OUT输出0V电压，没检测到物体就输出5V电压，可直接接到单片机的IO口上）。4EN（使能端，EN端等于“1”时传感器不工作，等于“0”时传感器工作。）在图36中，我们能看到传感器上有2个跳帽，它们的作用是1跳帽插上是的作用是将EN端长期接地，传感器将长期工作，不受控制。2跳帽拿开时EN端需要接到单片机的IO口上，给高电平5V传感器不工作，给低电平0V传感器工作。需要注意的是，如果需要使用使能功能，跳帽一定要拿掉。跳帽拿掉之后EN端就一定要接IO口给高低电平，不能悬空，悬空是不定状态。33电源驱动模块331H桥式驱动电路电机驱动一般采用H桥式驱动电路，要掌握好电机驱动模块，首先就要弄清楚H桥式驱动电路的原理，H桥式驱动电路图如图37所示图37H桥式电机驱动电路电机能够运转的唯一条件就是必须导通对角线上的一对三极管。如图38所示，当Q1管和Q4管导通时，电流就从电源正极流出，经过Q1管从左至右穿过电机，再经过Q4管回到电源负极，电流方向如图中所示。此时三极管Q1和Q4导通，电流流过电机，从而驱动电机按顺时针方向转动。图39所示为另一对三极管Q2和Q3导通的情况，此时电流从右至左流过电机，驱动电机沿逆时针方向转动。在驱动电机时，必须保证H桥上两个同侧的三极管不会同时导通。假如Q1管和Q2管被同时导通，那么电流将会从正极穿过两个三极管直接回到负极。此时，电路中只有三极管，也就是电路上出现空载，电路上的电流就可能会过大，甚至烧坏三极管。因此，在实际驱动电路中通常要用硬件电路方便地控制三极管的开关。图38H桥驱动电机顺时针转动图39H桥驱动电机逆时针转动332L298驱动电路电源驱动模块的主要作用是驱动机器人电机转动，实现前进、后退和停止等。电机驱动一般采用H桥式驱动电路，L298N内部集成了H桥式驱动电路，从而可以采用L298N电路来驱动电机。L298N电路通过接收来自单片机发出的PWM信号来控制小车的速度，起停。为了设计方便我采用了市面上已有的L298N电机驱动模块，其特点是便宜、稳定性高。为了使设计达到更好的效果，我选用了L298N电机驱动模块。其工作原理如图310所示，实物图如图311所示图310L298电机驱动模块引脚图图311L298电机驱动模块实物图34稳压模块本次设计中使用的红外避障传感器模块、单片机控制模块都需要使用5V直流电源，而我们能选用的电池供电电压为15V、30V、45V、60V，本次设计中使用的为4节5号电池供电，所提供直流电源为6V，所以需要经过稳压电路的变压后才能给各模块提供电源。由于稳压芯片LM2940具有纹波小、电路结构简单和稳压线性度好的优点，而对于单片机来说，正好需要提供稳定的5V电压，所以选用LM2940CT50单独对其进行供电。LM2940也被成为“1A低漏失稳压器”，LM2940的正电压调节器具有源输出电流1A能力和典型的05V漏失的电压，在整个温度范围最大不超过电压为1V。它的原理如图311所示图311稳压模块电路图4软件设计在编写程序时，对常用的汇编语言和C语言进行了比较。汇编语言虽然编写比较简单，但是难以模块化，不利于程序移植；而C语言能够很好的模块化，因此具有较强的移植性，调试修改也比较方便，所以此次设计中采用C语言编写控制程序。程序的大体流程如图41，源程序代码见附录。图41程序流程图5组装与调试51硬件组装在完成了控制程序的编写以后，需要对程序的可用性进行试验，这时就需要先把机器人的硬件部分组装好，在组装过程中把各个模块的端口按照控制程序里的对应关系用杜邦线连接起来。元器件清单见附录，最终智能红外避障履带式机器人实物如图51所示。图51智能红外避障履带式机器人实物如图52软件和硬件的联合调试在软件和硬件的联合调试过程中，需要不断的进行避障实验，观察机器人的运行状态并对硬件组装和控制程序作出相应的调整。经过调试，发现将机器人左前方和右前方的红外传感器检测距离调为10CM、正前方的红外传感器检测距离调为15CM能够使机器人进行快速可靠的自动避障。图52是机器人左边有障碍物时的运行状态。机器人在行进过程中，红外传感器的红外发射二极管发出红外光，当机器人左前方的红外传感器检测到左边前10CM处有障碍物时，红外接收器接收到反射回来的红外光信号，红外传感器的OUT端输出0V电压，传给单片机一个低电平，促使单片机执行右转程序，避开左边的障碍物。图52左边有障碍物时的运行状态图图53是机器人前方有障碍物时的运行状态，机器人在行进过程中，红外传感器的红外发射二极管发出红外光，当机器人正前方的红外传感器检测到正前方15CM处有障碍物时，红外接收器接收到反射回来的红外光信号，红外传感器的OUT端输出0V电压，传给单片机一个低电平，促使单片机执行倒退并旋转程序，避开正前方的障碍物。图53前方有障碍物时的运行状态图图54是机器人右边有障碍物时的运行状态，同机器人左前方有障碍物时的原理类似，机器人在行进过程中，当机器人右前方的红外传感器检测到右边前10CM处有障碍物时，红外接收器接收到反射回来的红外光信号，红外传感器的OUT端输出0V电压，传给单片机一个低电平，促使单片机执行左转程序，避开右边的障碍物。图54左边有障碍物时的运行状态图结论随着红外物理与技术的不断发展,红外探测技术已经被广泛地应用于军事、煤矿的安全生产等各个领域，尤其在在机器人避障中，引起了广泛关注和研究。论文设计的履带式机器人以单片机AT89S52为核心，根据红外避障传感器检测模块传输的前方路面信息控制机器人行驶走向。系统能够做到准确及时监测前方路面信息并传输给单片机控制模块，并由单片机发出控制信号及时调整电机驱动模块L298改变电机的工作状态从而达到控制机器人运行方向的目的。通过调节红外的发射频率，采集多个数据实现机器人的准确行走功能。实验结果表明，设计的履带式机器人成功实现了自动避障功能。致谢本设计从开题到系统的具体设计以及论文的撰写等所有过程都是在指导教师蔡建羡的悉心指导下完成的。特别是蔡建羡老师在学习上、思想上都给予我极大的关怀和帮助，不仅传授我很多不曾学习过的知识，而且注重培养我解决问题及创新的能力，为我今后学习和工作打下了坚实的基础并开阔了我的视野。指导教师敏捷的思维和孜孜不倦的探索精神是我永远学习的榜样，我所取得的每一点进步无不凝聚着指导教师蔡建羡的心血,我将最诚挚的谢意奉献给我的指导教师蔡建羡。同时，也对在此次毕业设计中，对我有过帮助的师长、同学、朋友表示