智能移动驱鼠机器人的研制

论文摘要

老鼠是人类的天敌,人类都一直与之斗争。以前人们往往应用药物、化学等方式来灭鼠,但是在餐馆、厨房等老鼠出现的重灾区是不能用这些方式来处理的,它关系到人们的生命安全,因而出现了一种新的与老鼠的斗争方式——驱鼠,因此也孕育产生了电子驱鼠方式。现在市面上的电子驱鼠器基本上是属于固定在一个地方发射超声波驱鼠。本设计移动驱鼠机器人是将市面上的电子驱鼠器与移动机器人结合起来,克服了一般电子驱鼠器只能在小范围内的驱鼠,并且只是发出固定频率驱鼠的问题。本文首先结合国内外移动机器人的研究现状,概述了移动机器人的发展状况,阐明了本论文的研究背景和意义,并概述了本论文的主要内容和工作。论文中针对实际需求设计了移动驱鼠机器人的车体结构,底盘采用圆形结构,左右两独立驱动轮加前后两万向轮构成机器人的行走机构,这种设计使机器人移动灵活,在狭小的空间内亦可自由活动。机器人的控制系统为本设计的核心,采用了AT89S52单片机作为控制系统的核心控制芯片。总体上采用模块化设计方案,详细分析设计了机器人的电源模块、驱鼠超声波发射模块、避障模块、电机驱动模块等模块的电路以及编译了各模块所需的软件程序,并讨论了系统设计的可靠性问题。移动机器人的运动控制是研究中的一个难点,本设计的移动驱鼠机器人的运动采用沿墙跟踪的方式,使机器人可以在空间内进行全覆盖式驱鼠。对机器人在行进过程中遇到障碍物的避障控制采用了模糊控制方式。通过试验,所设计的移动驱鼠机器人达到预期效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 移动机器人的国内外发展现状及发展趋势
• 1.3 课题的研究背景及意义
• 1.4 论文的主要内容及结构
• 第2章 机器人的总体结构
• 2.1 机器人的车轮驱动配置
• 2.1.1 机器人常用车轮驱动配置介绍
• 2.1.2 系统采用的车轮驱动方式配置
• 2.2 机器人的驱动电机
• 2.3 机器人的运动学模型
• 2.4 本章小结
• 第3章 移动驱鼠机器人控制系统设计
• 3.1 机器人控制系统方案
• 3.2 电源模块
• 3.3 微控制器选择
• 3.3.1 微控制器选用依据
• 3.3.2 AT89S52单片机外围电路
• 3.4 障碍检测模块
• 3.4.1 红外光电传感器
• 3.4.2 微动开关
• 3.5 沿墙跟踪模块
• 3.6 电机驱动模块
• 3.6.1 直流电机的转动控制
• 3.6.2 直流电机的速度控制
• 3.6.3 电机驱动电路
• 3.7 超声波模块
• 3.7.1 超声波产生机理及其物理特性
• 3.7.2 超声波发射电路
• 3.7.3 超声波的检测
• 3.8 硬件的可靠性设计
• 3.9 本章小结
• 第4章 移动驱鼠机器人的避障控制
• 4.1 自动控制方法的分类
• 4.2 模糊控制概述
• 4.3 模糊控制基础知识
• 4.3.1 模糊集合和隶属函数
• 4.3.2 模糊算子
• 4.3.3 模糊规则
• 4.3.4 模糊逻辑控制过程
• 4.4 模糊控制器的设计
• 4.5 试验结果
• 4.6 本章小结
• 第5章 控制系统的软件设计
• 5.1 系统软件总体方案设计
• 5.1.1 软件开发语言
• 5.1.2 软件开发平台
• 5.2 控制系统软件设计
• 5.3 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录: 移动驱鼠机器人控制系统程序
• 攻读硕士学位期间发表的论文