關(guān)于顏色識別機(jī)器人的研究設(shè)計(jì)說明書

1、“關(guān)于顏色識別機(jī)器人的研究”設(shè)計(jì)說明書-2013x00022院（系、部）:姓名：指導(dǎo)教師：信息工程學(xué)院年9月26日北京ill錯(cuò)誤！未定義書簽。錯(cuò)誤!未定義書簽。一、小車研究的背景和目的二、智能小車簡介三、總體方案及論證四、系統(tǒng)整體流程圖錯(cuò)誤！未定義書簽。五、硬件清單六、搬運(yùn)智能小車的實(shí)用價(jià)值xi附錄程序代碼七、總結(jié)與體會xi錯(cuò)誤！未定義書簽。 一、智能搬運(yùn)小車研究的背景和目的：隨著科技發(fā)展，現(xiàn)代社會越來越趨近于智能化，人力勞動需要大 幅度的解放出來，把一些重復(fù)的動作及操作交給機(jī)器去做，而機(jī)器在 使用過程中變得越來越智能化，能實(shí)現(xiàn)更繁雜的任務(wù)，運(yùn)貨是各個(gè)行業(yè)不可或缺的過程，人工運(yùn)貨隨著經(jīng)濟(jì)的快速

2、發(fā) 展，不能完全滿足市場的需求。世界上許多國家都在積極進(jìn)行智能車 輛的研究和開發(fā)設(shè)計(jì)。移動機(jī)器人是機(jī)器人學(xué)中的一個(gè)重要分支，出 現(xiàn)于20世紀(jì)60年代。當(dāng)時(shí)斯坦福研究院的nils nilssen和charles rosen等人，在1966年至1972年屮研制出了取名shakey的自主式 移動機(jī)器人，口的是將人工智能技術(shù)應(yīng)用在復(fù)雜環(huán)境下，完成機(jī)器人 系統(tǒng)的自主推理、規(guī)劃和控制。從此，移動機(jī)器人從無到有，數(shù)量不 斷增多，智能車輛作為移動機(jī)器人的一個(gè)重要分支也得到越來越多的 關(guān)注?；陬伾珎鞲衅鞯闹悄馨徇\(yùn)小車可以安裝不同的末端以完成各 種不同形狀和狀態(tài)的工件搬運(yùn)工作，自主識別顏色，可分類搬運(yùn)，大 大減

3、輕了人類繁重的體力勞動，具有廣闊的市場前景。二、智能小車簡介本智能車由open公司提供的龍人寶貝機(jī)器人套間搭建，主要的 控制器為at89s52,此單片機(jī)已固定在開發(fā)板上了，開發(fā)板上提供了 一片面包板，能實(shí)現(xiàn)所需要的電路連接。驅(qū)動輪的驅(qū)動動力來口兩個(gè)舵機(jī)，用pwm控制較為簡單易行，主要的執(zhí)行部件為右端的加持裝置。機(jī)器由下圖的可充電鋰電池供電。本項(xiàng)冃中的智能小車通過四個(gè)顏色傳感器檢測不同顏色的木塊, 然后單片機(jī)對小車的行為發(fā)出控制指令，不僅能將木塊搬運(yùn)到指定的 位置,還可以自己識別顏色，對應(yīng)顏色放置。本項(xiàng)目中的智能搬運(yùn)機(jī)器人基于at89s52單片機(jī)為微控制器，以 顏色傳感器為主要傳感器，以舵機(jī)實(shí)現(xiàn)

4、運(yùn)轉(zhuǎn)，在這樣的系統(tǒng)下，智能 機(jī)器人能夠完成一些具有重復(fù)性的任務(wù)。小車整體造型如下圖三、總體方案及論證3.1、小車功能此智能小車希望能夠可以自動識別顏色抓取貨物，循跡行進(jìn)，將 貨物搬運(yùn)到對應(yīng)顏色的位置。3.2、搬運(yùn)小車調(diào)試本項(xiàng)冃中所用舵機(jī)的調(diào)零點(diǎn)為1500,也就是說1500的脈沖剛好 使小車動起來，那么要讓小午前進(jìn)，就需要給左邊的舵機(jī)1300的脈 沖，右邊的舵機(jī)1700的脈沖。此時(shí)小車全速前行。要讓小車左轉(zhuǎn)， 則是給左右舵機(jī)都給1700的脈沖，同理，右轉(zhuǎn)時(shí)給左右舵機(jī)都是1300的脈沖，后退吋所給的脈沖都為1300。小車在沒有人為干涉的情況 下完成跟蹤黑線的任務(wù)3.3、qti傳感器完成追蹤黑線的能

5、力qti為光電傳感器，在檢測到黑線時(shí)返冋數(shù)字1,在檢測到白色 的時(shí)候返回值為0o根據(jù)qti傳感器的返回值的16種組合基本可以確定小車處于地 圖的位置，藉此來確定小車下一步的任務(wù)。在白色背景中有一條黑色 的線，小車就是要沿著這條黑線行走，通過判斷反射式光電傳感器所 接收到的反射光來判斷小車所應(yīng)行走的方向。以三個(gè)反射式光電傳感 器為例進(jìn)行說明循線的原理。光電傳感器與黑線位置關(guān)系示意圖如下 圖所示。左z2左z1光電傳感器與黑線位置關(guān)系示意圖34、顏色傳感器的識別智能小車下面安裝了 4個(gè)qti傳感器作為巡線來識別路線。在大 于木塊的高度放了一個(gè)架子作為安放顏色傳感器的裝置，首先由qti 傳感器識別路線

6、，按照程序中所說的順序進(jìn)行巡線，當(dāng)?shù)竭_(dá)木塊擺放 的地方時(shí)，顏色傳感器識別顏色確定此顏色的擺放位置，然后確定路 線，到達(dá)指定位置是小車將退回原點(diǎn)。3.5、具體設(shè)計(jì):整個(gè)系統(tǒng)包括單片機(jī)控制模塊、電機(jī)驅(qū)動模塊、顏色傳感器模塊、 光電傳感器、機(jī)械手模塊、模擬電源模塊、小車車體。將單片機(jī)控制 模塊，驅(qū)動模塊固定在小車上端；顏色傳感器和光電傳感器安裝在小 車底部；將機(jī)械手安裝在小車上部的前端；車架結(jié)構(gòu)選擇鋁板。四、系統(tǒng)整體流程圖及軟件設(shè)計(jì)4. 1、整體流程圖4. 2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)釆用pwm （pulse width modulation,脈沖寬度調(diào)制）來調(diào)節(jié)直流電機(jī)的速度。pwm是通過控制固定電壓的直流電源

7、開關(guān)頻率，從而改 變負(fù)載兩端的電壓,進(jìn)而達(dá)到控制要求的一種電壓調(diào)整方法。pwm可以 應(yīng)用在許多方面,如電機(jī)調(diào)速、溫度控制、壓力控制等。在pwm驅(qū)動控制的調(diào)整系統(tǒng)中，按一個(gè)固定的頻率來接通和斷開 電源,并根據(jù)需要改變一個(gè)周期內(nèi)“接通”和“斷開”時(shí)間的長短。 通過改變直流電機(jī)電樞上電壓的“占空比”來改變平均電壓的大小, 從而控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。在脈沖作用下，當(dāng)電機(jī)通電時(shí)，速度增加；電機(jī)斷電時(shí)，速度逐漸 減少。只要按一定規(guī)律，改變通、斷電的吋間，即可讓電機(jī)轉(zhuǎn)速得到控 制。安裝完顏色傳感器調(diào)節(jié)白光平衡，由于白光是等量的紅光，藍(lán)光 等的組合體，平衡時(shí)紅、藍(lán)、綠等的強(qiáng)度大小應(yīng)為相等，當(dāng)小車即將 搬運(yùn)的貨物為

8、紅色，紅色光值大小應(yīng)該改變，應(yīng)大于平衡時(shí)的大小， 單片機(jī)則識別出貨物是紅色。同理，其他顏色也是如此識別。五、硬件清單元件數(shù)量規(guī)格其他實(shí)驗(yàn)板1qti傳感器4光電帶信號傳輸線顏色傳感器1夾持裝置1舵機(jī)2調(diào)零脈沖1500電池2龍人寶貝車身1電池盒1跳線若干isp卜'載線1六、智能小車的實(shí)用價(jià)值本智能小車主要是為了鍛煉我們的編程能力及動手能力，其在工業(yè)控制上的 體現(xiàn)主要是口動化控制，在無人操作的地方，能夠門主識別門主控制的智能小車 往往是解決問題的最佳思路。七、總結(jié)與體會通過這次機(jī)器人大賽，我們學(xué)會了很多，收獲很大，首先我們學(xué)會了使用 51單片機(jī)并能用它完成一些比較簡單的工業(yè)控制。其次我們明白

9、了面對困難時(shí) 能積極動腦，共同合作來解決問題、克服困難的重要性。同時(shí)也使我們對機(jī)器人 的機(jī)械擴(kuò)展、電子擴(kuò)展、傳感器擴(kuò)展以及程序控制有了一個(gè)全新的認(rèn)識。附錄#include "uart2.h"#define led pl 3sbitso=p2a1;sbitsi=p2a2;sbits2=p2a3;sbits3二 p2a4;long int green=0,red=0,blue=0; /rgb 顏色初始化/*rgb 比例系數(shù)*/#define pred 143#define pgreen 100#define pblue 67int disp_tc; 計(jì)數(shù)標(biāo)志void yanse

10、(); void zhizou();/1 i嚴(yán)介介 e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e tedje je je je je je je je je je je je je je je je je je je je je je je je je "/嚀 rw rw rw rw rw rw rw rw rw rw rw rw rw rw rw rw rw rw rw rw rw rw rw rw rw rw rw /void test_led()uchar i;for(i=0;i<3;i+)led=0;delay_nms(20

11、0);led=1;delay_nms(200);led=0;/* 計(jì)數(shù)器初始化 */void to_init()tmod=ox51;/設(shè)置定吋器0為工作方式一tho =0xfc;tlo =0x66;/如果晶振是11.0592mhz的話，誤差是0.00017%ea=1;eto=1;tr0=l;tr1 = 1; /* gms 中 斷子程序 */void c 1 ms_out() interrupt 1定時(shí)器 0 1ms 中斷響應(yīng)tr0=0;trl=0;disp_tc=disp_tc+1; 計(jì)數(shù)值加一 th0=0xfc;tl0=0x66+tl0; 加定時(shí)器補(bǔ)償tr0=l;tr1=1;/_aat 11

12、 -ll i s/個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè). >z > vj j i is 1j j ，個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)/void main()/*test_led(); delay_nms(80);led=1;測試led延時(shí)等待吊口調(diào)試工具打開ledso=l; sl=l; to_init();time2_init(); */ while(l)yanse();void yanse()disp_tc=o;s2=0;s3=l;while(disp_tc!=pblue);tr0=0;tri 二 0; blue=thl*256+tll;tl 1=0x00;th 1=0x00; disp_tc=o; tr0=l;tr1=1;選擇綠色濾光s2=l;s3=l;while(disp_tc! =pgreen); tro 二 0;trl=0;gre