在科技界，迷信家会给每一个科技术语一个明白的定义，但机器人问世已有几十年，机器人的定义依然仁者见仁，智者见智，没有一个一致的意见。缘由之一是机器人还在开展，新的机型，新的功用不时涌现。基本缘由次要是由于机器人触及到了人的概念，成为一个难以答复的哲学成绩。就像机器人一词最早降生于科幻小说之中一样，人们对机器人充溢了梦想。也许正是由于机器人定义的模糊，才给了人们充沛的想象和发明空间。
关于机器人如何分类，国际上没有制定一致的规范，有的按负载分量分，有的按控制方式分，有的按自在度分，有的按构造分，有的按使用范畴分。普通的分类方式见表：
我国的机器人专家从使用环境动身，将机器人分为两大类，即工业机器人和特种机器人。所谓工业机器人就是面向工业范畴的多关节机械手或多自在度机器人。而特种机器人则是除工业机器人之外的、用于非制造业并效劳于人类的各种先进机器人，包括：效劳机器人、水下机器人、文娱机器人、军用机器人、农业机器人、机器人化机器等。在特种机器人中，有些分支开展很快，有独立成体系的趋向，如效劳机器人、水下机器人、军用机器人、微操作机器人等。目前，国际上的机器人学者，从使用环境动身将机器人也分为两类：制造环境下的工业机器人和非制造环境下的效劳与仿人型机器人，这和我国的分类是分歧的。
以后各个国度对机器人技术都是十分的注重，人们生活对智能化要求的进步也促进了机器人的开展，在这样的背景下，机器人技术的开展可以说是一日千里，将来机器人将在以下技术的根底上飞速开展。
人机交互技术
东芝在本周举行的 Cutting-EdgeIT& Electronics Comprehensive Exhibition (CEATEC)展会上发布了一款全新人形交互机器人，而其最大特征就是可以经过手语与人交流。
软体机器人控制技术
机器人在大局部人眼里不断都是像擎天柱一样的钢筋铁骨，不过现实并不总是这个样子的。最近，来自美国普渡大学的研讨人员就创造了一种由轻质惰性泡沫资料 制成的软体机器人，为了让它像机器手臂一样可以自在弯曲，研讨人员还在在泡沫资料的外表掩盖了一层特殊的&ldquo衣服&rdquo，而这层聚合物纤维在受热的状况下可以自 由改动外形和坚固度，作用就好像附着在骨骼上的肌肉普通。
液态金属控制技术
迷信家们运用镓和铟合金分解液态金属，构成一种固溶合金，在室温下就可以成为液态，外表张力为每米500毫牛顿。这意味着，在不受外力状况下，当这种合 金被放在平整桌面上时会坚持一个简直完满的圆球不变。当经过大批电流安慰后，球体外表张力会降低，金属会在桌面上伸展。这一进程是可逆的：假如电荷从负转 正，液态金属就会重新成为球状。更改电压大小还可以调整金属外表张力和金属块粘度，从而令其变为不同构造。
机器人生物行走技术
新一代微型生物机器人能膨胀肌肉。美国伊利诺斯大学厄本那香槟分校工程师展现了一类行走&ldquo生物机器人&rdquo(bio-bots )，由肌肉细胞推进、电脉冲控制，研讨人员能对其颐指气使。相关论文在线宣布于最近的美国《国度迷信院学报》上。
&ldquo不论你想制造任何品种的生物机器人，由细胞驱动的生物安慰都是一项根本要求。&rdquo担任这项研讨的伊利诺斯大学厄本那香槟分校生物工程主管拉什德·巴什尔 说，&ldquo我们正在把工程原理与生物学整合在一同，设计开发作物机器人和用于环境、医疗方面的零碎。生物学十分弱小，假如我们能学习应用其优势，将带来许多好 东西。&rdquo
机器人透视技术
据国外媒体报道，目前，美国加州大学最新研制一款具有&ldquo透视眼&rdquo才能的机器人，在两个机器人之间释放无线信号，经过测量信号强度的变化，将察看发现墙壁外部的物体。该技术可用于寻觅困陷在修建物中的伤员，或许监控家中的老年人。
敏感受控技术
#p#分页标题#e#不要以为机器人的敏感度很差。美国麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology， MIT )视觉迷信学科结合波士顿西南大学研讨团队近日成功研制了一种触觉传感器GelSight ，比人类的手指愈加灵敏敏感。
此次麻省理工学院及西南大学结合研讨团队开发的&ldquo机器人手指传感器&rdquo打破了此前机器人手部关节不灵敏等限制，甚至比人类手指愈加灵敏敏感，因而遭到了各界注目。该传感器不是以机器来辨识触觉，而是以3D视觉实时定位物体的方位，以完成对物体的辨认和传感。
机器人用可伸缩电线
日本综合型化学企业旭化成将于9月1日出售可以像橡皮筋那样伸缩的电线。《日本经济新闻》8月26日报道说，经过在具有弹性的聚氨酯纤维(中国称：氨 纶) 中以螺旋状嵌入可通电的导线，使得电线可以伸缩，且不易呈现松弛。与容易松弛的以往电线相比，无拘无束的变形将成为能够。旭化成力争将这种电线使用于完成 复杂举措的拟人机器人和穿戴型辅佐机器人。
以树脂资料作为维护的普通电线在用于机器人时，在伎俩做弯曲举措等的情形下，容易构成松弛或缠绕。而旭化成开发的这种伸缩性电线将可以按照其施行的拟人举措合理布线。
机器人可自行组队技术
置信关于有密集恐惧症的人来说，看到1000只排得密密层层的小机器人在桌面上一同挪动相对不会感到难受。不过这仍无法障碍哈佛大学的工程师们打造这样 的零碎。据悉，研讨团队运用了1000只组装简易的小型机器人，每个造价20美元。 据引见，每组装一个这样的机器人需求5分钟的工夫，也就是，他们破费了83多个小时完成了这项艰难的义务。
造房子机器人：或成为将来主流
一个被称为Minibuilders的全新3D打印修建机器人套件，可以像修建工人那样3D打印出一间房屋，其疾速、低价、平安让修建机器人将有能够成为下一代弱小的修建必备工具。
其运作方式根本上和同类型的无人修建机器人一样，逐层浇筑流体修建资料。但是它最大的不同，就是可以打印的修建体积更大，而且设计办法也异乎寻常。
这套零碎的中心是一个庞大的主部件，有两个装有液化分解大理石的大型圆筒，大理石经共同的配方制成。气胎注射筒会经过长长的管子推进资料，那些管子将被 安顿在一个修建工地上，与三个矫捷的专业隶属机器人协同任务。有些研讨人员会觉得本人就像是一个修建师，把本人的修建设想经过一个宏大的独立机器变成现 实，而Minibuilders的团队扮演角色就像是一个&ldquo包工头&rdquo，在建立进程中&ldquo招募&rdquo各相关范畴里的修建专业资源。
更多机器人技术材料，电路图及DIY设计，可参见本期Designs of week&mdash&mdash当中国制造遇上机器人技术，设计思想请跟上!
爱普活力械手简介
精细组装机器人： 在高速运动形态下具有低残留震动及高精度，应对工夫短，举措灵敏 应对工夫短，举措灵敏，在3维形态下依然保证轨迹平滑精细。
图象机器人： 经过机械手及摄像安装的组合可以轻松地满足多种类消费的需求， 满足多种类消费的需求。
规范化处理方案简述
零碎全体描绘
&bull 用户需求：
&ndash 自动成品包装，100~120袋/分钟
&ndash 包装箱最大尺寸：535*380*287(综合)
&ndash 汤圆包装袋最大分量：600克/袋*
&ndash 装箱方式：顶部装入，每层4袋
&ndash 零碎可以完成人机对话，产品改换时，零碎自动切换搬运方式。
简单来说，创业有四步：一创意、二技术、三产品、四市场。对于停留在‘创意’阶段的团队，你们的难点不在于找钱，而在于找人。”结合自身微软背景及创业经验。&bull EPSON 设计方案简述：
&ndash 零碎分为3个次要局部：开箱机、成型机、机器人搬运零碎。
&ndash 开箱机担任将包装箱整形保送到位。
&ndash 成型机担任将流水线包装袋分隔并固定在回转台上。
&ndash 机器人搬运零碎担任将包装袋搬运装入包装箱(一次4袋)。
&ndash 其他局部包括必要的保送线、电控、人机界面、控制软件等附件。
整形和成型机构
机器人搬运零碎特性
&bull 机器人采用程度多关节机器人(SCARA)，该机器人的特点是：
&ndash 高速、高波动性、环境顺应性强(对现场环境无特殊要求)
&ndash 机械手刚性参数较高，遇工人误操作不易损坏。
&ndash 维护本钱低(零备件寿命长，价钱较廉价)
&ndash 占空中积小，合适紧凑空间的消费。
&ndash 最大载分量为6KG，可顺应将来产线汤圆包装袋容量分量变化，无需重新
设计零碎。甚至重新购置机器人。
&ndash 运动范围大：垂直方向行程330mm，大大降低了将来产品包装箱变化时
对零碎改造的难度和费用。
#p#分页标题#e#&ndash 运动范围大：程度方向无效作业范围最长可到达650mm半径的扇形区域，大大降低了将来产品包装箱和产线地位调整时对零碎改造的难度和费用。
&bull 控制器采用EPSON独有的小型紧凑型控制器，该控制器的特点是：
&ndash 紧凑型设计，不占过多空间。
&ndash 通讯接口丰厚，可取代复杂的PLC零碎，进步零碎的波动性。
&ndash 扩展性强，将来零碎再晋级和改造时预留
次要技术目标
1. 机器人搬运零碎任务频率：
&bull 取放100袋/分钟
&bull 设计余量20%(即，可到达最大120袋/分钟)
&bull 搬运间隔330mm
&bull 搬运高度：300mm
运分量6KG(含真空棘爪)
2. 机器人搬运零碎抓取成功率
&bull 10&permil(千分数)
&bull 机器人零碎可设计掉袋补偿举措
&bull 保送线上设计掉袋回收途径
3. 开箱机任务频率：(24箱/分钟)
&bull 开箱机的任务频率可供2~3条线同时运用
4. 成型机任务频率(30组/分钟)
&bull 任务频率婚配机器人搬运零碎和上工序频率。
焊接是工业消费中十分重要的加工方式，同时由于焊接烟尘、弧光和金属飞溅的存在，焊接的任务环境十分恶劣，随着人工本钱的逐渐提升，以及人们对焊接质量的锦上添花，焊接机器人失掉了越来越普遍的使用。
机器人在焊装消费线中运用的特点
焊接机器人在高质、高效的焊接消费中发扬了极端重要的作用，其次要特点如下：
1.功能波动、焊接质量波动，保证其均一性
焊接参数如焊接电流、电压、焊接速度及焊接干伸长度等对焊接后果起决议性作用。人工焊接时，焊接速度、干伸长等都是变化的，很难做到质量的均一性采用 机器人焊接，每条焊缝的焊接参数都是恒定的，焊缝质量受人为要素影响较小，降低了对工人操作技术的要求，焊接质量十分波动。
2.改善了工人的休息条件
采用机器人焊接后，工人只需求装卸工件，远离了焊接弧光、烟雾和飞溅等点焊时，工人不再需求搬运轻巧的手工焊钳，从大强度的膂力休息中摆脱出来。
3.进步休息消费率
机器人可一天24h延续消费，随着高速、高效焊接技术的使用，运用机器人焊接，效率进步地愈加分明。
4.产品周期明白，容易控制产品产量
机器人的消费节拍是固定的，因而布置消费方案十分明白。
5.可延长产品改型换代的周期，降低相应的设备投资
可完成小批量产品的焊接自动化。机器人与专机的最大区别就是它可以经过修正顺序以顺应不同工件的消费。
一、FANUC控制零碎概述
FANUC机器人次要使用在奇瑞公司乘用车一厂和乘用车三厂的焊卸车间，是奇瑞最早引进的焊接机器人，也是奇瑞公司最先用到具有附加轴的焊接机器人。
其控制零碎采用32位CPU控制，以进步机器人运动插补运算和坐标变换的运算速度。采用64位数字伺服驱动单元，同步控制6轴运动，运动精度大大进步， 最多可控制到21轴，进一步改善了机器人静态特性。支持离线编程技术，技术人员可经过离线编程软件设置参数，优化机器人运动顺序。控制器外部构造绝对集成 化，这种集成方式具有构造复杂、零件价钱廉价、易维护保养等特点。
图1 控制原理图
二、FANUC控制零碎外部构造剖析
#p#分页标题#e#控制器是机器人的中心局部，完成对机器人的举措操作、信号通讯、形态监控等功用。上面以FANUC&mdashF-200iB为例，对其控制零碎外部构造和各局部的功用停止剖析：
1)电源供应单元
变压器向电源分配单元输出230V交流电，经过该单元的零碎电源分配功用对控制箱外部各任务板卡输入210V交流电及±15V、+24V直流电。
2)平安维护回路
由变压器直接向急停单元供电，并接入外部各控制板卡构成维护回路，对整个零碎停止电路维护。
3)伺服缩小器
不只提供伺服电机驱动和抱闸电源，并且与相对值编码器完成实时数据转换，与主控机间采用光纤传输数据，停止实时信号循环反应。
4)输出/输入模块
标配为ModuleA/B，另外也可经过在扩展槽装置Profibus板、进程控制板与PLC及核心设备停止通讯。
5)主控单元
整个控制零碎的中枢局部，包括主板、CPU、FROM/SRAM组件及伺服卡，担任控制器外部及核心设备的信号处置和交流。
6)急停电路板
用来对紧急中止零碎、伺服缩小器的电磁接触器以及预备充电停止控制。
7)示教器
包括机器人编程在内的一切操作都能由该设备完成，控制器形态和数据都显示在示教盒的显示器上。
图2 控制外部构造
三、 毛病案例剖析
机器人控制器断电检修后，对控制器送电，机器人报伺服毛病，毛病代码为SERVO-062。对此毛病停止复位：按MENUS&rarrSYSTEM&rarrF1，[TYPE]&rarr找 master/cal&rarrF3，RES_PCA &rarrF4，YES 后，机器人依然报伺服毛病。
1、毛病剖析和反省：毛病代码SERVO-062的解释为SERVO2 BZAL alarm(Group：%d Axis：%d)，毛病能够缘由剖析如下：
1) 机器人编码器上数据存储的电池无电或许曾经损坏：装配编码器脉冲数据存储的电池装置盒，电池盒内装有4节普通1.5V的1号干电池，对每节电池的电压停止 测量，均在1.4V以下，电池电压分明偏低，于是改换新电池，再次对毛病停止复位，机器人依然报SERVO-062毛病。
2) 控制器内伺服缩小器控制板坏：反省伺服缩小器LED&ldquoD7&rdquo上方的2个DC链路电压检测螺丝，确认DC链路电压。假如检测到的DC链路电压高于50V，就 可判别伺服缩小器控制板处于异常形态。实践检测发现DC链路电压低于50V，所以初步判别伺服缩小器控制板处于正常形态。 进一步对伺服缩小器控制板上P5V、P3.3V、SVEMG、OPEN的LED颜色停止察看，确认电源电压输入正常，没有内部紧急中止信号输出，与机器人 主板通讯也正常，扫除伺服缩小器控制板损坏。
3) 线路损坏：对机器人控制器与机器人本体的内部电缆连线RM1、RP1停止反省，RM1为机器人伺服电机电源、抱闸控制线，RP1为机器人伺服电机编码器信 号以及控制电源线路、末端执行器线路、编码器上数据存储的电池线路等线路。拔掉插头RP1，对端子5、6、18 用万用表测量+5V、+24V控制电源均正常。接上去对编码器上数据存储的电池线路停止反省。机器人每个轴的伺服电机脉冲编码器控制端由1-10个端子组 成，端子8、9、10为+5V电源，端子4、7为数据坚持电池电源，端子5、6为反应信号，端子3为接地，端子1、2空。拔掉M1电机的脉冲控制插头 M1P，万用表测量端子4、7，电压为0，异样的办法反省M2~M7电机全部为0，由此可以判别编码器上数据存储的电池线路损坏。顺着线路，发现正负电源 双绞线的一端插头临时埋在积水中，线路已腐蚀严重。
2、毛病处置：改换线路后复位，对机器人停止全轴零点复归&ldquoZERO POSITION MASTER&rdquo，导入备份顺序后恢复正常，毛病扫除。
结论
做为日系机器人的次要品牌之一，其在控制原理上与其它品牌机器人大致相反，但其控制局部组成构造有着本人的作风，表现亚洲人的运用习气，比拟合适国际使 用。我国焊接机器人技术的研讨使用虽然较晚，但自创于国外的成熟技术，失掉了迅速的开展。09年我公司与哈工大协作开发的奇哈机器人降生，似乎看到了企业 与科研协作的力气，觉妥当企业进入的时分，特别是这种使用型企业开端参与设备的研讨的时分，门就渐渐翻开了。但焊接机器人是个机电一体化的高技术产品，单 靠企业的本身才能是不够的，需求政府对机器人消费企业及运用国产机器人零碎的企业给予一定的政策和资金支持，减速我国国产机器人的开展。
1 引言
#p#分页标题#e#在信息技术的飞速开展，计算机，通讯、消费电子三种技术合一的后PC的 时代，虽然计算机和网络曾经片面浸透到日常生活的每一个角落，但各种各样的新型嵌入式接入设备曾经成为以后的主流产品。任何一个普通人都能够拥有几十种嵌 入式技术的电子产品，小到手表、手机、mp3播放器、PDA等微型数字化产品，大到智能家电、网络家电、车载电子设备等都离不开嵌入式技术。作为嵌入式技 术的一个重要的研讨分支&mdash&mdash机器人技术，目前在国际外研讨的如火如荼，各种各样的工业机器人和效劳机器人曾经开端使用到人们的消费和生活当中，运用机器人 的优势曾经被人们普遍认可，并正在成为我们日常任务和生活的一局部。本文应用AT89S52设计了一种嵌入式智能寻迹机器人，在传感器、电机驱动和软件的 控制下，可以智能地完成迷宫行走道路探测的义务，与传统的遥控玩具车相比，具有一定的独立性和智能性，是将来智能玩具车的一种雏形。
2 零碎的硬件架构和任务原理
嵌入式智能寻迹机器人的硬件架构如图1。以单片机AT89S52为中心，核心由电机驱动模块、电机电源模块、主板电源模块、通讯模块、逃避妨碍模块以及 在线编程模块等组成。红外光电传感器经过主板的P8、P9、P10接口衔接到 AT89S52的P0.5、P0.6和P0.7端口，其中P0.5 = 0，表示后方有妨碍P0.6 = 0 ，表示左方有妨碍 P0.7=0，表示右方有妨碍。左右电机经过主板的P5接口，衔接到主板电机驱动模块。
上电后，经过传感器采集迷宫挡板的信号来控制端口P0的低五位，完成左右电机的正/反转，从而使机器人做左转、右转、直线行进等举措，完成在迷宫中从入口到出口的行进进程。
3 零碎接口电路设计
3.1 微控制器模块
AT89S52是一个低功耗、高功能CMOS 8位单片机，片内有8KB ISP的可重复擦写1000次的Flash只读顺序存储器，器件采用高密度、非易失性存储技术制造，兼容规范MCS-51指令零碎及80C51引脚构造， 芯片内集成了通用8位地方处置器和ISP Flash存储单元，可为许多嵌入式控制使用零碎提供高性价比的处理方案。
AT89S52有40个引脚，片内有8KB Flash顺序存储器，256B的RAM，32个内部双向输出/输入口，5个中缀优先级，2层中
断嵌套，2个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通讯口，看门狗(WDT)电路，片内时钟振荡器等。
在开发进程中运用开发板，以方便顺序的调试和零件的测试，待零碎调试完成后，将单片机从开发板上取下，装置在机器人零碎板的单片机座中，由于设计中的机 器人需求完成的义务比拟复杂，因而只在机器人零碎板的单片机零碎中保存了晶振和复位电路，取消了JTAG编程口等冗余电路。
3.2 传感器模块
光电传感器的任务原理是传感器红外发射管发射出红外光，接纳管依据反射回来的红外光强度大小来计数的，故被检测的部件或物体外表必需有彩色相间的部位用 于吸收和反射红外光，这样接纳管才干处于无效的截止和饱和区以到达计数的目的。传感器的检测与调理电路如图2所示。图中的R3用于调理比拟器的门限电压， 经示波器察看，输入波形相当规则，可以直接供单片机查询运用，而且经历证给此电路供电的电池压降较小。红外光电传感器经过主板P8、P9、P10接口衔接 到AT89S52的P0.5、P0.6和P0.7端口。其中P0.5 = 0，表示后方有妨碍P0.6 = 0 ，表示左方有妨碍 P0.7=0，表示右方有妨碍。
3.3 直流电机驱动电路与电源模块
直流电机经过主板的P5接口衔接到主板的驱动模块上。本文采用L298作为电机的驱动芯片，L298的5、7、10、12四个引脚衔接到单片机上，经过 对单片机的编程就可以完成两组直流电机的正反转等功用。由于单片机的电压在4.8V左右，故采用VFM升压型电源芯片，为单片机及核心电路提供5V左右的 电压。
4 软件设计模块
4.1 软件开发环境与搜索算法
#p#分页标题#e#本文采用Keil U Version2 作为零碎的开发环境，在顺序设计中采用C言语和汇编言语混合编程。在软件算法上，思索到深度优先搜索算法的时空效率和迷宫地形的复杂水平成反比，即迷宫越 复杂，搜索出口的工夫就越长。本文采用了一种称为左手(或右手)规律的迷宫途径搜索战略，即在迷宫中不断沿着左侧(或右侧)的墙寻觅，就可以找到出口。
绝对于深度优先搜索法，左手(或右手)规律的空间占用与迷宫复杂水平有关，机器人搜索途径的选择只与以后结点有关，不需求回溯。同时，硬件的制造精度要求不高，不需求准确的控制机器人的挪动间隔和挪动方向，方便了驱动设计。为便于算法的完成，本文设定了如下约束条件：
1.在算法中不论迷宫地形有多么复杂，均由直线、绝路、丁字形、十字形、转角形和起点七个根本地形构成。
2.按分岔的多少将分岔口分为二岔口和三岔口(普通没有四岔口)，而将分岔口后面的岔路按从右到左的顺序辨别称为第一岔路、第二岔路、第三岔路(十字型 才有)。二岔路有三种不同的方式，第一种是行进的道路左边呈现一条岔路(左边的岔路称为第一岔路、后方称为第二岔路)第二种是在行进的道路右边呈现一条 岔路(后方称为第一岔路、右边的岔路称为第二岔路)第三种是丁字路口(左边的岔路称为第一岔路、右边的岔路称为第二岔路)。关于这三种状况，算法对应的 顺序由主顺序、走直线子顺序、左转子顺序、右转子顺序和校正子顺序组成。主顺序起到导向和决策的功用，决议机器人什么时分该做什么。机器人的其他功用经过 调器具体的子顺序来完成。
4.2 算法流程图描绘
本文所采用的迷宫搜索算法流程 如图3所示。接通电机和传感器电源后，单片机在顺序的控制下，依据传感器检测到的值，决议电机的正转和反转。当 P0.7=1时，表示左方没有妨碍物，根据&ldquo右手&rdquo遍历算法，机器人将调用右转子顺序当P0.7=0并且P0.5=0时，机器人将调用左转子顺序否则 机器人直线行进，如此重复检测并调零件器人的举措，直至机器人走出迷宫为止。
5 结论及其创新点
本文对基于AT89S52的嵌入式智能寻迹机器人的硬件架构停止了讨论，将左手(或右手)规律用于寻迹机器人行走道路搜索，重点讨论了基于 AT89S52的光电传感器模块、直流电机驱动模块、电源模块等的电路完成技术，经过重复测试，机器人可以在软件的控制下，无需任何外界力气就可以智能地 完成从迷宫入口走到出口的寻迹义务。创新点在于经过光电传感器自动感知妨碍物，并应用软件控制机器人左/右转以及直线行走，对复杂途径探测是一种尝试，特 别合适人无法抵达的环境途径探测，零碎本钱低，牢靠性高，反响灵敏，对智能玩具的设计与开发也具有一定的参考价值。
一、项目设计背景及概述
清洁机器人是效劳机器人的一种，所谓效劳机器人是指自主 或半自主的、从事非消费活动、能完成无益于人类安康的效劳任务的机器人。家庭清洁机器人集机械、电子、传感器、计算机、控制、机器入技术、人工智能等诸多 学科为一体，可以自动停止房间空中的家庭卫生效劳。在一些兴旺国度的很多公共场所曾经开端运用清洁机器人，随着清洁机器兽性价比的进步，清洁机器人进入家 庭成为能够。
二、项目设计原理
2.1、原理概述
清洁机器人需求完成的义务是可以在房间中自动清洁空中。任务时，应用各种传感器测得环境信息，并做出决策，完成边行走边清扫，完成预定的义务。典型的清洁机器人次要由以下几个模块组成：
(1)信息采集模块
(2)决策模块
(3)运动控制模块
(4)打扫模块
这四个局部构成了完好的清洁机器人零碎，如图2-1所示。信息采集模块前往以后清洁机器人的地位信息，如能否碰到妨碍物、能否遇到楼梯等，然后把这些信 息送给决策模块停止决策，控制运动控制模块，使机器人转弯或许前进等，在机器人运动的同时让打扫模块停止打扫，完成清扫空中的义务。
图2-1清洁机器人零碎典型组成表示图
2.2、硬件设计原理
机械构造设计
#p#分页标题#e#机器人本体的良好设计是完成其他各功用模块的根底。本文设计的清洁机器人采用三轮机构的车体，两个动力轮，一个万向轮，具有运动灵敏，控制复杂的优点。
机器人在空中上挪动的方式通常有三种：轮式、履带式和步行式。步行挪动方式模拟人类或植物的行走机理，用腿脚走路，对环境顺应性好，智能水平也绝对较 高，但步行挪动方式在机构和控制上比拟复杂：履带挪动方式将环状循环轨道履带卷绕在若干滚轮外，使车轮不直接与空中接触，履带式的的优点是着空中积比车轮 式大，所以着地压强小，适于爬坡或许不平的空中轮式挪动方式是最罕见的一种空中行进方式，其特点是：能高速波动的挪动，能量应用效率高，机构和控制简 单，但不能爬坡。本设计中清洁机器人只需在室内清扫，任务环境较好，所以采用轮式挪动方式。
超声波传感器需求装置在底盘上，且需求装置在适宜的地位并结实牢靠。本设计中将超声波模块直插在固定的电路板上，进而固定在底盘上。机器人行进时，次要是对要前行的路探测能否有妨碍物，因而将超声波模块装置在车身的最前端。
本零碎选用双轴HC02-48强磁电机，电机运转波动，无颤动。扭力微弱130强磁直流加速电机，扭力为普通电机的2至5倍，电压3-9V，变速箱1：48比速，小车最佳比速，速度与力气完满组合。
打扫机器人的吸尘技术有两类：真空吸尘器和气流滤尘器。真空吸尘器是由高速旋转的风扇在机体内构成真空从而发生弱小的气流，将尘埃和脏物经过吸口吸入机 体内的滤尘袋内。气流滤尘器是一个全封锁零碎，既无内部气体吸入，也无机内气体扫除，其原理是应用附壁效应去构成高压涡流气体，最初将沉渣截留于吸尘器内 的涡流腔内。
硬件电路设计
依据清洁机器人功用要求，清洁机器人硬件零碎包括单片机最小零碎、电源模块、电机驱动模块、超声波模块、蓝牙模块。
本零碎采用SLH89F5162作为中心控制芯片。采用了多种防破解技术。SLH89F5162单片机是一款功用比拟弱小的单片机，它拥有两个全双工串 行通讯接口，串口1的功用及操作与传统51单片机串行口相反：特殊的是SLH89F5162单片机外部有一个独立波特率发作器，串口1可以运用定时器1作 为波特率发作器，也可以运用独立波特率发作器作为波特率发作器而串口2只能运用独立波特率发作器作为波特率发作器。SLH89F5162是高速/低功耗 /超强抗搅扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。外部集成3路PWM，8路高速10位A/D转换，针对电机控 制，强搅扰场所。SLH89F5162单片机为整个控制零碎中心，思索各模块的功用需求以及单片机各个I/O口的特性后。
硬件零碎由以下几个模块构成：电源局部，担任提供波动的5V电源晶振电路，为零碎提供时钟复位电路，按键后对零碎停止复位：蓝牙模块，接纳手机发送的控制信号超声波模块，停止实时测距以规避妨碍物驱动模块，驱动电机任务，完成机器人的行走。
软件设计原理
本章次要停止了零碎软件设计，完成了底层软件的编写同时，研讨了清洁机器人途径规划算法，完成了三种打扫形式的选择进一步
，研讨了智能手机遥控在清洁机器人中的使用。
清洁机器人在完成自动清洁义务时，需求完成如下几个义务：(1)接纳手机收回的控制命令(2)手机控制行走(3)自动避障(4)控制驱动轮行走 (5)自动清洁区域。其中接纳手机收回的控制命令，对实时性要求比拟高，需求中缀顺序处置，其他传感器信息采用查询方式停止处置。
本系 统将软件分红以下几个模块停止完成：手机遥控模块，用户可以经过手机遥控的方式使机器人停止打扫，方便运用，采用中缀效劳子顺序停止处置自动避障模块， 机器人在运转进程中能自动避障，同时完场打扫义务：自动区域打扫模块，机器人可以完成对某一区域的自动打扫电机控制模块，对电机停止控制完成机器人的行 走这些模块各自封装好，将封装好函数接口留给主函数停止调用。
顺序初始化模块次要包括：初始化串口、初始化定时器、开串口中缀、开定时器中缀、配置独立波特率发作器等。任务进程可以分红两个次要局部：检测控制命令和完成打扫。
#p#分页标题#e#关于检测控制命令，要求单片机可以实时呼应手机收回的命令，由于是经过蓝牙通讯，则需呼应蓝牙经过串口接纳到的数据，只需翻开串口中缀即可。
关于完成打扫，首先要选择清洁形式，再依据不同的清洁的形式，对电机及超声波模块经行相应的控制。
三、项目设计框图
硬件设计框图
图3-1硬件设计框图
软件设计框图
图3-2主顺序流程图
图3-3蓝牙模块流程图
图3-4形式选择流程图
硬件电路图
文章概况：基于SLH89F5162的智能清洁机器人
老人关心照护零碎设计有居家的监控功用及和家人互动功用，透过网路效劳，当老人有照顾需求时，可应用手势辨识功用呼叫机器人至身边当想观看亲 友在脸书(Facebook)上的音讯及图片时，可应用脸书静态效劳，即时得知亲友最新静态讯息，也可透过网路通话与远方的家人停止视频聊天同时也可随 时监控，当不测发作时可即时告诉家人及医护人员停止处置。
该零碎应用主零碎芯片将Kinect所感测的骨架追踪、手势辨识及网路摄影的视频通话等感测后存取数值，再应用串列传输(USART)传送数值于主零碎芯片，并做出间隔等辨认形式，停止跟随老人、控制马达与老人互动。
Kinect感测功用襄助 照护机器人创新使用扩展
该零碎创新性功用为跟随看护形式--Kinect骨架追踪和超音波定位、骨架判别--跌倒侦测、紧急告诉--简讯传送，以及互动功用--手势辨识和网路视频(图1)。
图1 照护机器人理想互动功用
在跟随看护效劳局部，该零碎应用骨架追踪及超音波定位，当老人挪动时，机器人便会跟随至前方停止照护，可随时断定老人能否跌倒，操作起来也非常方便。现 有的跌倒侦测零碎大都依赖摄影机或是运用者身上配戴的器材来区分跌倒，该零碎的跌倒侦测只须透过Kinect骨架追踪，即可断定能否跌倒。
至于紧急简讯传送局部，当老人断定为跌倒时，机器人会自动由主零碎芯片发布简讯至指定家人手机中，亲人接纳到音讯后可立刻做出反响或视频观看。而脸书动 态及互动视频效劳局部，该零碎加装脸书静态效劳及网路视频，老人即可关怀在外子女的图片，并让亲友应用视频互动看见老人在家的情况，能无效拉近老人与家人 的间隔。
.跟随看护效劳
照护机器人主零碎应用芯片与Kinect停止老人互动与 看护效劳。智能型看护机器人可透过Kinect跟随于老人前方随时看护，应用Kinect自身的骨架辨认，以判别正常情况时的骨架数量与举措。当老人不慎 跌倒时，依骨架霎时降下或消逝为判别，再回传数值讯号给主零碎，可即时透过紧急简讯功用送至子女的手机停止告诉，家人则可透过网路视频停止检查老人在家中 的情况，以免错过工夫就医。
为即时反响与传送数值来跟随与保证老人的安危，看护零碎透过主零碎芯片提供USART，即可直接应用 USART而不须再以串列周边介面(SPI)停止转换举措。跟随方面，则运用发生脉宽度调变(PWM)脉波来控制HB-25马达驱动器来驱动直流马达， 由于控制波形即可正反转，就能在主芯片使用与结合出让机器人前后左右的举措与功用。
该零碎还须运用PING超音波间隔感应器(图2)来侦测间隔，除使用PWM来停止声波传送与接纳，也运用通用输出/输入来接纳数值间隔判别与Kinect骨架等数值。
图2 PING超音波间隔感应器
应用芯片使机器人停止追踪，由超音波侦测间隔，让主零碎判别老人的地位，并命令马达举措，使机器人能停止跟随，可随时跟在老人的身边，留意能否有突发情况发作，挥挥手就能与家人视频通话等功用。
#p#分页标题#e#PING超音波间隔感应器用于测量与物体间的间隔，围介于3cm?3.3m，容易安装于机器人或自动设备上。超音波感测器应用脉波发生，透过声波喇叭 停止一发一收的举措来失掉讯号的工夫长短，也就是感测器发送讯号至物体而反射后所经过的工夫，在经过运算后即能失掉精的间隔。为完成追踪功用，超音波定 位追踪办法应用主零碎芯片发生脉波与判别，使超音波能自动跟随物体，也愈加波动照护功用。
为可负载生活必需品，因而行走动力来源选择扭 力较大的马达(IG-30GM)做为驱动，搭配耐高电流的12伏特(V)马达驱动芯片(HB-25)来控制直流马达，控制方式为脉波的宽度调变，控制两颗 马达的正反转、工夫差和转动速度等参数，芯片扮演重要的举动控制机能，车体的行进、后煺、转弯等举措。
.Kinect骨架判别
Kinect透过镜头即时撷取运用者的举措，之后并会接着解析绝对应的指令。透过内建的红外线VGA镜头收回自动式雷射，在Kinect可扫描的围内 藉由雷射反射进程判别运用者地位，当运用者的身体部位辨认终了后，Kinect会将所撷取到的材料整理成一组骨架图，藉此对应于相关使用。
运用Kinect自身的骨架辨识功用，能模仿出老人的骨架，让主零碎监控骨架与举措，判别骨架能否呈现或是下降判别特定举措，启动特定的功用，如图3为人体进入Kinect围时会呈现骨架辨认，进而做出不同指令举措。
图3 机器人举措流程图
.紧急简讯传送
当老人发作跌倒时，主零碎承受跌倒指令数值判别出Kinect所勾勒出的骨架能否下降或消逝，并透过紧急简讯功用，立刻发送简讯至子女的手机停止告诉，家人在检查到简讯后能立刻开启网路视频效劳，可于第一工夫理解家中老人的情况，并与老人停止对话。
此外，简讯功用可指定手机号码，且更改紧急联络人非常方便。
.脸书静态/互动视频效劳
当老人需求照护机器人停止观看在外子女的静态或联络时，可透过手势辨识，呼叫照护机器人过去至身旁，机器人可透过手势举措判别停止脸书静态效劳，可观看子女在外打卡或上传照片，也可应用网路摄影机及网路视频功用与在远方子女停止视频对话，随时晓得彼此的音讯。
执行完好测试项目 机器人完成更平安老人照护
图3为该零碎的举措流程图，以微控制器(MCU)做为中心控制(图4)，停止数值运算与即时反响，应用微控制器的高运算处置速度来即时完成一切数值接纳与指令，让机器人不会因延迟而招致举动不顺畅。
图4 微控制器举措方块图
主零碎芯片还须与其他硬件构造阐明，以主零碎芯片动身，到达一切模组互相结合的使用，进而完成智能型照护机器人的设计与完成。在实作进程中须停止细心调整与测试的项目，包括直流马达驱动控制、超音波定位角度追踪、Kinect指令举措方向和机器人跟随平安间隔。
.直流马达驱动控制
回到当下汹涌澎湃的AI浪潮，正如所有的企业都被互联网化一样，所有的互联网企业都将 AI 化。而这些互联网企业中，也包含CSDN。同时，作为全球最大的中文IT社区，CSDN还有一个历史使命——为广大的互联网公司进行AI赋能。为让本零碎到达举动照护，所以直流马达是肯定需求的，并运用马达驱动器，控制起来只须调整脉宽度调变(PWM)，以及马达的正反转、工夫差和转动速度等参数，就能让照护机器人举动起来愈加顺畅(图5)。
图5 直流马达测试及建置
应用测试办法让马达得以停止正反转举措，再将完成的马达驱动置于该作品底座，头包括自行设计的电路板、配置电源及最重要的马达驱动器等。
.超音波定位角度追踪
为能让机器人能自动追踪人体，自行简易设计出使用叁个超音波判别间隔与方向，再与伺服器马达结合而构成的角度追踪，透过侦测叁种方向，马达就能精跟随并中止。
.Kinect指令举措方向
该零碎结合Kinect停止骨架与举措侦测，手势举措则使用于开启脸书静态效劳于网路视频功用，为方便开启功用，进而测试手势不同方向与举措。
.机器人跟随平安间隔
为能让跟随老人并维持间隔追踪，以及Kinect角度侦判围，测试不同间隔来决议能最精且侦测到数值的车身与老人世距，辨别测试50cm、80cm、100cm叁种不同间隔。
#p#分页标题#e#图6为该零碎的正面摆设，其中包括笔记型电脑的放置，用来观看视频及骨架侦测察看画面。Kinect置于上方处，方便撷取整个骨架，并结合超音波停止人体追踪，置放叁颗以扩展测量围。
图6 照护零碎正面硬件安装配置
藉由跟随功用到达即时监控，让老人在家中能降低风险发作，并应用自身置物柜以放取老人日常生活用品，到达即时拿取的便当性，以最兽性化且智能的方式照顾好老人，将来也将会添加更多功用，来让效劳愈加完善。
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