基于單片機(jī)控制的機(jī)器人避障系統(tǒng)的設(shè)計

劉會巧

摘要：本文以德普施公司的教學(xué)機(jī)器人為實驗平臺，它的微控制器是8位的AVR單片機(jī)（ATmega8）。本文實現(xiàn)通過采用紅外傳感器對障礙物進(jìn)行探測，遇到障礙物后用發(fā)光二極管發(fā)光實現(xiàn)報警，并由單片機(jī)控制機(jī)器人改變運行路線的設(shè)計。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；機(jī)器人；避障；紅外傳感器

中圖分類號：TP242.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）07-0022-02

1 引言

隨著經(jīng)濟(jì)及科技的快速發(fā)展，智能機(jī)器人的應(yīng)用也越來越廣泛。智能機(jī)器人能夠通過傳感器來感知外界，并達(dá)到避障功能。如何讓機(jī)器人在行進(jìn)過程中識別障礙物并精準(zhǔn)避障是一個非常重要的課題。本文通過采用紅外傳感器來識別有無障礙物，并在遇到障礙物時用發(fā)光二極管發(fā)光實現(xiàn)報警，同時用AVR單片機(jī)控制機(jī)器人改變行進(jìn)路線的方法實現(xiàn)機(jī)器人識別障礙物并避障的功能。

2 系統(tǒng)設(shè)計方案

2.1 設(shè)計目的

本文的設(shè)計目的是機(jī)器人能從無障礙地區(qū)啟動前進(jìn)，感應(yīng)前進(jìn)路線上的障礙物后實現(xiàn)報警，并根據(jù)障礙物的位置選擇下一步行進(jìn)方向?qū)崿F(xiàn)避障功能。

為了實現(xiàn)機(jī)器人避障，我們需要德普施公司的機(jī)器人，用AVR單片機(jī)控制機(jī)器人的前后左右運動；需要紅外傳感器，其中紅外發(fā)射器發(fā)出紅外光來照射機(jī)器人的路線，然后確定何時有光線從障礙物反射到紅外探測器，以此確定障礙物的位置；需要發(fā)光二極管，當(dāng)遇到障礙物的時候，通過發(fā)光來提示機(jī)器人前方有障礙物；需要蜂鳴器，當(dāng)機(jī)器人在啟動和復(fù)位的時候進(jìn)行提示。

2.2 軟件設(shè)計

根據(jù)機(jī)器人避障系統(tǒng)的設(shè)計目的，我們需要對AVR單片機(jī)進(jìn)行編程以便實現(xiàn)避障報警等功能。其中機(jī)器人避障系統(tǒng)的軟件流程圖如圖1所示。

其中實現(xiàn)紅外線傳輸接收信號的程序：

while（1）{for（uint16_t counter=0；counter<38；counter++）//發(fā)送紅外線脈沖

{PORTD|=_BV（PD6）；delay_nus（13）；PORTD&=～_BV（PD6）；delay_nus（13）；}

if（（irDetectLeft==0）&&（irDetectRight==0））//左右兩邊同時接收到紅外線

{Backward（）；Left_Turn（）；Left_Turn（）；baojing（）；printf（"前"）；}

else if（irDetectLeft==0）//只有左邊接收到紅外線

{Backward（）；Right_Turn（）；baojing（）；printf（"左"）；}

else if（irDetectRight==0）//只有右邊接收到紅外線

{Backward（）；Left_Turn（）；baojing（）；printf（"右"）；}

else {Forward（）；printf（"后"）；}}//兩邊都沒有接收到紅外線

2.3 硬件設(shè)計

本文用AVR單片機(jī)控制機(jī)器人的前進(jìn)后退及避障功能。其中單片機(jī)上的PB6、PB7端口引出時鐘電路，PC6端口引出復(fù)位電路，時鐘電路及復(fù)位電路以及單片機(jī)的供電和接地電路構(gòu)成了單片機(jī)工作的最小系統(tǒng)，PD6端口引出兩個紅外發(fā)射器，PC0、PC1端口引出對應(yīng)紅外探測器，PD7端口引出蜂鳴器電路，PC7端口引出發(fā)光二極管報警電路。以上電路構(gòu)成了機(jī)器人避障系統(tǒng)的硬件電路，其中機(jī)器人避障系統(tǒng)硬件電路的原理圖如圖2所示，硬件電路的實物圖如圖3所示。

3 結(jié)語

本文結(jié)合ATmega系列單片機(jī)原理和德普施教學(xué)機(jī)器人等相關(guān)的知識，對利用紅外導(dǎo)航機(jī)器人躲避障礙物系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計。機(jī)器人在運行過程中碰到障礙物后紅外傳感器接收到其相應(yīng)的脈沖，使機(jī)器人能夠準(zhǔn)確避開，發(fā)光二極管發(fā)出報警，在開始/復(fù)位時蜂鳴器發(fā)出報警。在此理論基礎(chǔ)之上，需要根據(jù)機(jī)器人的靈敏程度進(jìn)行調(diào)試直到實現(xiàn)機(jī)器人能夠準(zhǔn)確避障。

參考文獻(xiàn)

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