创新项目-智能搬运机器人(李德宝--韩雪琴)[1]

1、附件1：项目编号郑州轻工业学院大学生创新实验项目申报书项目名称 智能搬运机器人 项目来源 （ ） 自主立题 （ ）教师指导选题 项目组成员 李德宝、 黄畅、 袁其政、 付林林 所在院（直属系） 计算机与通信工程学院 指导教师 韩雪琴 填写日期 2012年6月1日 教务处制二一年十月一、基本情况项目名称智能搬运机器人项目类别£小发明、¢小创作、小设计等 £基础性研究 £应用性研究 £社会调查 项目负责人姓名李德宝性别男民族汉出生年月1990.05院（直属系）计算机与通信工程学院专业班级通信工程10-1班手-mail751

2、080541项目组成员姓名性别院（系）专业班级分工签字李德宝男计通学院电子信息10-1班硬件电路设计黄畅男计通学院电子信息10-1班硬件电路设计袁其政男计通学院电子信息10-1班程序设计付林林女计通学院通信工程10-1班模块测试曹预建男计通学院电子信息10-1班程序设计指导教师情况姓名性别出生年月职称联系电话签字韩雪琴女副教担质量工程项目、指导学科竞赛等情况：指导了近几年的全国大学生电子设计大赛；指导了上一届创新实验指导了挑战杯大学生科技活动；二、前期基础（研究成员的知识条件、研究兴趣、相关经历及开展本项目的基础）参与开发设计的组成员应具有单片机相关的基础知识，在电子

3、设计方面具有浓厚的兴趣和热情，动手能力强，有相关电路模块的制作经验。因为搬运机器人技术相对已经比较成熟，此项目就是在搬运机器人的基础上加以发挥创新，使其可以更好的为人们服务。三、研究方案1、研究意义与目的，同类研究工作国内外研究现状与存在的问题等研究此项目的目的主要是，为一些体力不足或身体不太好的人提供搬运一些较重物体的帮助，做到可以跟踪人的行踪轨迹帮人们搬运物品，也可以在工厂或其他场所自动搬运一些物品，以方便人们的生活和工厂生产。项目完成后，除可实现上述功能外也可以改装成为一种自动识别路径和障碍物的代步工具，对于机器服务于人，以及机器人的推广使用具有重要意义。40多年来，机器人工业发展迅速，

4、在第一代工业机器人的基础上，第二代机器人广泛应用。目前我国已研制出第三代智能机器人，并将在世界市场上与国外产品展开激烈竞争。最主要的是通过此项研究，使人们的生活和工厂的生产更加的方便和快捷。现在的搬运机器人虽说技术已经比较成熟，但是大部分机器人还只能先在工作区域设好标志，或是在地上铺上颜色区别于地板的线条或是铺上通有交流电的电线以供机器人循迹，此类方案虽然是机器人工作相对比较稳定迅速，但也往往使是机器人只能在某个固定的空间内工作，场地适应性差，而且 增加了铺设轨迹的费用。2、研究内容及工作方案此项目主要研究智能跟踪搬运机器人的制作与改进。研究内容主要可分为六大模块。1、智能控制核心（机器人的大

5、脑）的设计；2、红外蔽障模块电路的设计；3、超声波（或电磁波）跟踪电路（机器人的眼睛）的设计；4、机械搬运模块电路与机械装置（机器人的手臂）的设计；5、机器人移动模块电路与机械装置（机器人的腿脚）的设计；6、遥控控制电路模块（备用）的设计。基于以上六大模块制定相应的工作设计方案。组内成员分工协作，首先完成核心控制芯片的选型以及核心板的制作，另外根据各个模块需要，明确分工，落实到人，模块制作负责人，负责适当选择传感器类型与型号，完成功能模块的设计制作与测试，组其他成员积极协助，共同完成各模块电路，最后再由专人负责，完成各模块的组合设计，使机器人可以正常工作。该设计暂定为采用STC89C51单片机

6、作为智能机器人的检测和控制核心，使用激光校正导航技术检测需要搬运的物体并使用超声波测距技术检测与被服务对象的距离以实现跟随搬运（即跟在被服务对象后面帮其搬运东西）的目的。直流电机驱动电路采用四通道驱动集成芯片L298N，采用PWM脉冲调制驱动直流电机。机械臂采用套取形式的机械手臂，其形式简单，性价比高。并且以拖拽的方式搬运物体，可避免物体脱落的问题，并且在放置物体时，能使被搬运物体较为整齐的排列。供电模块采用双电池供电。用一个电池给电机驱动系统单独供电，另外一个电池给信息采集及MCU控制系统供电。将电动机驱动系统电源与信息采集及MCU控制系统电路电源完全隔离，这样做虽然不如单电源方便灵活，但可

7、以将电动机驱动所造成的干扰彻底清除，提高了系统的稳定性和可靠性。系统具有很大的扩展潜力。实现无人控制即可完成一系列动作。对于自动跟踪系统的设计方案暂定为利用超声波测距原理，因为超声波具有方向性强，能量易于集中，穿透力强；能在各种不同媒质中传播，且可传播足够远的距离；具有透射、反射和折射的特点。所以，方案利用超声波的这些特点，通过在被服务对象身上安装超声波发射模块，来检测机器人与其之间的距离，由于机器人上装有多个超声波接收探头，这样，比较各超声波模块测得数据之间的大小，靠近人的一侧，测得的数据会比其他位置的小，由此就可以是小车与人保持一定的距离而实现跟踪功能。以下是整体设计框图及部分电路模块框图

8、：按键模块激光导航模块超声波导航模块遥控接收模块控制器模块电机驱动模块机械手模块显示模块 图 1 搬运机器人机构框图图2 超声波模块工作原理框图3、支持条件（使用仪器或设备）1、示波器2、计算机3、电烙铁4、函数信号发生器5、台钻4、预期研究成果（研究论文、设计、专利、产品、鉴定、推广应用等）项目研究过程中制作的样品机器，经测试成功后，可投入生产，生产的产品可以帮一些体力不足或是身体不便的朋友们搬运一定重量的物品当然也可以改装成为一种代步工具，也可以应用于工厂或其他场所。另外此项目可以在很大程度上提高机器人的工作适应能力，使其更贴近人们的生活，对于机器人的推广使用具有重要作用。5、项目创新之处

9、1、采用激光校正超声波测距技术协同导航；2、机械手臂采用套取的形式，以拖拽的方式搬运物体，避免抓取不牢，使物体掉落，并能使物体在仓库中摆放整齐；3、采用测距跟踪技术，可以使机器人更好的适应工作场地和工作条件，更好地发挥其优势为人们服务；4、除自动智能控制外，增加了遥控控制功能，减少工作中出现错误，使其具有更强的适应能力。6、研究进度及安排（查阅资料 、选题、项目研究方案、开题报告、实验研究、数据统计、处理与分析、研制开发、结题、撰写研究论文和总结报告、参加结题答辩和成果推广等）开始第一个月 进行总体方案的设计两个月时间 对项目进行细致的模块设计一个月时间 对所需材料进行统计并采购一个月时间 进行电路板画制一个半月时间 进行电路板的焊接三个月时间 进行模块的检测和调试一个半月时间 对项目做最后的调试并测试达到预想目标最后一个月 整理项目的文档资料并进一步优化系统性能7、经费使用计划资料费 100元 说明： 图书，文档打印等 材料费 1700元 说明： 买器材，工具，制PCB电路板 等 上机费 100元 说明： 上网查阅资料等 其它 100元 说明：