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作品展示

原创作品:449346

系统分类: 机器人创想秀 - 梦想家

作品版权:449346 版权所有,禁止匿名转载;禁止个人使用。

449346

2017-4-27 22:33:28

作品亮点:

本机器人能够在自动循迹和自主避障的前提下,将菜品送至相应位置。设计主要以简易智能机器人为开发平台,选择通用、价廉的Arduino为控制平台,选择常见的电机模型车为机械平台,通过细化设计要求,结合传感器技术和电机控制技术以及C语言软件编程相关知识实现机器人的寻迹送餐到指定地点的功能。该智能送餐机器人可以按照预先设定的模式在特定的环境里自动运作,无需人为管理但可人为进行监管。

作品说明:

1.jpg
一、
1.研究内容:
    本课题为制作一个智能送餐机器人。本机器人能够在自动循迹和自主避障的前提下,将菜品送至相应位置。机器人使用超声波传感器实现测距和避障,支持蓝牙设备进行远程操纵,以通用且价廉的Arduino为核心构建控制系统,电机、轮胎和钢制骨架作为机械平台,通过细化的设计和要求,结合传感器技术和电机控制技术以及C语言软件编程等相关知识实现机器人的自主寻迹送餐到指定地点并返回这一功能。

2.目的意义:
    该寻迹送餐机器人能够部分代替餐厅服务员为顾客服务,可以在提供服务的同时减少服务人员数量和提升餐厅的品牌形象,解放部分生产力,具有较高的经济价值。

3.具体目标:
    机器人在厨房外起点待命,当菜品做好后,工作人员将菜品放到机器人的托盘中并输入该菜品为几号餐桌,机器人沿轨迹移动至餐桌旁,食客取出后,机器人可自主返回起点等待下一个命令。

4.国外智能机器人研究现状
    国外智能机器人的研究历史较长,美欧等发达国家在进入21世纪,为促进智能机器人的研发,从2004年起,美国国防部高级研究项目局(DARPA)开始举办机器人挑战大赛(Grand Challenge)。该大赛对促进智能机器人技术交流与创新起到很大激励作用。
    2006年德国举办了欧洲陆地机器人竞赛,通过影像处理寻找道路,由光学定向与测距系统对收集的信息进行导航决策。
    2012年美国、法国研发出军用机器人。
    2015年韩国政府公布了一项家用机器人普及计划。

5.国内智能机器人研究现状
    相比于国外,我国开展智能机器人技术方面的研究起步较晚,但目前已取得很大进步。目前在国内具有代表性的研究机构和重要研究成果如下:
    在国防科工委和国家863计划的资助下,由清华大学智能技术与系统国家重点实验室“移动导航车(THMR)课题组”研制的“THMR-V”的智能机器人。智能机器人经过实验研究已经能够实现结构化环境下的车道线自动跟踪,准结构化环境下的道路跟踪,复杂环境下道路避障、道路停障,视觉临场感遥控驾驶等功能。
    中国科学技术大学机器人团队在智能服务机器人自动检测技术和低成本话方面取得了重要进展,不断有新成果涌现。此外,在军事领域,我国对智能机器人的研制也非常重视,《高技术研究发展计划纲要》就把智能机器人列为自动化技术的第二个重点课题,一些关键性技术都取得了较大发展。

6.评价
智能机器人研发成果有着丰富的发展前景。目前,国内的许多高校和科研院所都在进行智能机器人的研究。随着智能机器人的兴起,我国已形成一支智能机器人技术研究开发的技术专业队伍。交通部已将智能机器人的研究列入“十五”科技发展计划和2016年长期规划。相信经过相关领域的共同努力,我国智能机器人技术水平一定会得到很大提高。可以预计,我国飞速发展的经济实力将为智能机器人的研究提供一个更加广阔的前景。我们要结合我国国情,在某一方面或某些方面,对智能机器人进行深入细致的研究,为它今后的发展及实际应用打下坚实的基础。

二、

1.基本的技术原理
   智能送餐机器人由Arduino和各个传感器、电机组成,包括检测模块,控制模块,电源模块。智能送餐机器人以Arduino 为控制核心,用单片机产生PWM波,控制机器人速度。利用灰度传感器作为智能送餐机器人的检测模块,对路面黑色引导线进行检测和识别,并将路面检测和识别的信号转化为能被Arduino识别的数字信号。单片机对采集到的信号进行分析判断,及时控制驱动芯片L298N构成双H桥控制直流电机以调整机器人转向,从而使机器人能够沿着黑色轨迹自主行驶,实现机器人自动寻迹。智能送餐机器人系统主要由四部分组成:微控制器(Arduino)、传感器、电机驱动模块和电源模块。

2.研究的技术路线及可行性
(1)智能送餐机器人的技术要求首先灰度传感器将检测到返回值的信号传送给单片机最小系统,然后通过单片机最小系统的控制算法对信号进行处理,寻找黑线与机器人的相对位置,再向电机输出控制信号驱动电机,实现对智能机器人运动轨迹进行实时控制。Arduino为内部核心处理单元,通过对单片机进行编程,使得单片机能够将外部给予的电平信号通过程序进行处理。灰度传感器为智能机器人的眼睛,它用来辨别地面的黑色线条的物理信号,传感器再将之转换为单片机能够处理的电平信号。单片机基于各传感器的返回值,输出新的控制信号传输给电机驱动模块,控制机器人的运行。

QQ截图20170428092725.jpg

(2)智能送餐机器人的系统参数

仪器
参数
微控制器
Arduino
传感器系统
灰度传感器超声波传感器
两轮驱动
车模配套直流电机
直流电机驱动模块
芯片:LM298N
电机电源
9V 3A

3.关键的技术组件
(1)微控制器                      下载.png
                                               图(3)Arduino  
  
    Arduino是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台,包含硬件(各种型号的Arduino板)和软件(Arduino IDE)。它适用于爱好者、设计师和对于"互动"有兴趣的朋友们。是一个基于开放源码的软硬件平台,构建于开放源码simple I/O介面版,并且具有使用类似Java、C语言的Processing/Wiring开发环境。Arduino包含两个主要的部分:硬件部分是可以用来做电路连接的Arduino电路板;另外一个则是Arduino IDE,在计算机中的程序开发环境。只要在IDE中编写程序代码,将程序上传到Arduino电路板后,程序便会告诉Arduino电路板要做些什么了。

2)路径检测模块                                        下载 (2).png

     图(4)灰度传感器  灰度传感器的工作原理:灰度传感器传感器的红外发射二极管不断发射红外线,当发射出的红外线没有被反射回来或被反射回来但强度不够大时,光敏三极管一直处于关断状态,此时模块的输出端为低电平,指示二极管一直处于熄灭状态;而当红外线被反射回来且强度足够大,光敏三极管饱和,此时模块的输出端为高电平,指示二极管被点亮。机器人行驶过程中向地面发射红外光,当红外光遇到绿色路线,地板发生漫反射,安装在机器人的反射光接收器会接收;如果是遇到黑色路线,红外光将被黑线吸收,安装在机器人上的接收管没有收到红外光。控制器会根据是否收到反射的红外光为判断依据来确定的黑线的位置和机器人的路线。这种探测方法,即利用红外线在不同颜色的表面特征,具有不同的反射性能。红外发射和接收红外线感应器,可以直接使用集成的红外探头,选择宽度为3-5厘米的黑线。该传感器的灵敏度是可调的,传感器有时遇到黑线却不能送出相应的信号,通过调节传感器上的可调电阻,适当的增大或减小可改变灵敏度。

                                        下载 (1).png

     超声波传感器主要实现避障功能,八个超声波传感器分列在机器人的前后左右和左前左后右前右后八个方位,当机器人正前方传感器返回值小于初始阈值的时候即为检测到有障碍,这时机器人判断四周是否有空位并基于躲避的方向执行不同的八个躲避子程序,待超声波传感器重新检测到一次障碍物和障碍物消失之后,机器人回到轨道继续寻迹完成任务。

(3)直流电机驱动模块
    本设计采用L298N电机专用驱动芯片带动两个5V的直流电动机。 L298N是一个内部有两个H桥的高电压大电流全桥式驱动芯片,可以用来驱动直流电动机、步进电动机。使用标准逻辑电平信号控制,直接连接单片机管脚,具有两个使能控制端,使能端在不受输入信号影响的情况下不允许器件工作。L298N有一个逻辑电源输入端,使内部逻辑电路部分在低电压下工作。

4.软件技术的支持
(1)C语言编程    本设计的目的是以Arduino为控制核心,将红外光电传感器输出的电信号送至单片机电路,再由单片机向L298N电机驱动模块发送指令,控制后轮电机驱动机器人行进,控制前轮电机驱动机器人转向,从而自动循迹。在主程序模块中,需要完成对各参量和接口的初始化、黑线检测、前进或转向判断等工作。当机器人探测到黑线后,根据检测到黑线的传感器的编号不同,机器人会做出相应的动作。当机器人左边的传感器检测到黑线时,说明机器人车头向右边偏移,这时主控芯片控制前轮电机反转,车体向左边修正;同理,当机器人的右边传感器检测到黑线时,主控芯片控制前轮电机正转,机器人车体向右边修正;当黑线在机器人车体的中间,中间的传感器一直检测到黑线,这样机器人就会沿着黑线自动循迹。

(2)蓝牙通讯     机器人的蓝牙设备可以和手机上的蓝牙设备相连,使用电脑编写相关的软件分析处理机器人传输的信息,并通过蓝牙对机器人进行操控,如当机器人静止不动时间过长时可以在手机端发送指令让机器人返回起点等。机器人还可通过蓝牙实时传输位置信息,方便相关人员了解机器人的情况。

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449346发表于 2017-7-2 14:39:03 | 显示全部楼层
130983 发表于 2017-5-23 14:25
智能送餐机器人 准时安全 棒棒的

棒棒的!!!!!!!!!!!!!!
449346发表于 2017-7-2 14:38:50 | 显示全部楼层

谢谢大大!!!!!!!!!!!!!
449346发表于 2017-7-2 14:38:39 | 显示全部楼层
80244 发表于 2017-6-19 16:02
快结束了!再来赞一个!

谢谢!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
80244发表于 2017-6-19 16:02:06 | 显示全部楼层
快结束了!再来赞一个!
130983发表于 2017-5-23 14:25:51 | 显示全部楼层
智能送餐机器人 准时安全 棒棒的
376895发表于 2017-5-8 22:26:05 | 显示全部楼层
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