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:基于Arduino单片机避障小车机器人.docx
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:基于Arduino单片机避障小车机器人.docx
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摘要
本文简要介绍了基于行为设计的移动机器人设计与实现----一种基于 Arduino 新型集
成开发环境的超声波避障小车的工作原理。其中包括对小车的执行组件、搭建结构、传
感器、Arduino 单片机软件编程及试验结果的介绍。
本方案以 Arduino 单片机为控制核心,基于蝙蝠超声波测距的原理,利用超声波传感器,
检测小车前方障碍物的距离,然后把数据传送给单片机。当超声波检测到距离小车前方
25CM 有障碍物时单片机就发出指令让小车左转一定角度,然后停止行进继续探测.如果前
方 25CM 没有障碍物则直行,否则继续左转一定角度。如此通过超声波不断的循环检测周
边环境的情况进行自动避障。
本系统在硬件设计方面,以 Arduino 单片机为控制核心,以超声波传感器检测前方障
碍物,从而自动避障。在软件方面,利用 Arduino 语言进行编程,通过软件编程来控制小
车运转。该系统在驱动方面采用 L298N 驱动 2 个直流电机带动小车运行。并且,用 PWM
系统调速,控制小车前进的速度。实现小车根据外部环境,做出前进、后退和转向等动作,
从而完成避障的功能,本设计具有有一定的实用价值。
关键词:Arduino 单片机;超声波传感器;避障
ABSTRACT
This paper describes the design of mobile robot behavior-based design and implement ---- A new ultrasound-
based integrated development environment Arduino obstacle avoidance car works. These include the implementation of car
components, building structures, sensors, Arduino microcontroller software programming and test results presentation.
The program to Arduino microcontroller core, based on the principle of ultrasonic distance measurement bats using
ultrasonic sensors to detect obstacles in front from the car, and then transmits the data to the microcontroller. When the
ultrasonic distance in front of the car detects obstacles 25CM SCM issued a directive to make the car turn left on an
angle, then continue probing stop traveling. If there is no obstacle in front of the 25CM straight, turn left or continue
certain angle. So the case of the ultrasonic continuous loop through the surrounding environment to automatically detect
avoidance.
The system hardware design to Arduino microcontroller core, with ultrasonic sensors detect obstacles in front, so that
automatic obstacle avoidance. On the software side, the use of Arduino programming language to control the car running
through software programming. The system uses the driver side L298N drive two DC motors drive the car running. And,
with the PWM system speed, speed control car forward. Realize the car according to the external environment, made
forward, backward, and steering movements, thus completing the obstacle avoidance function, the design has a certain
practical value.
Key words: Arduino; ultrasonic sensors;obstacle avoidance
第一章 绪论....................................................................................................1
1.1 论文的选题背景 ........................................................................................1
1.2 Arduino 单片机概述 .....................................................................................2
1.3 Arduino 机器人发展现状...............................................................................3
1.4 Arduino 智能避障机器人研究意义和目的 ..........................................................4
1.5 项目主要研究内容.....................................................................................5
第二章 避障小车机器人的总体设计 .....................................................................6
2.1 设计原理与方法........................................................................................6
2.2 硬件设计 ................................................................................................6
2.3 软件设计................................................................................................7
2.3.1 Arduino 语言 ........................................................................................7
2.3.2 Arduino IDE ........................................................................................8
2.4 实验前期准备 .........................................................................................10
第三章 硬件模块.............................................................................................12
3.1 各模块的的基本性能 ................................................................................12
3.1.1 单片机模块........................................................................................12
3.1.2 电机、电机驱动模块 ...........................................................................12
3.1.3 避障模块 ..........................................................................................14
3.1.4 电源模块...........................................................................................15
3.2 小车的基本搭建 ......................................................................................15
3.3 连线 .....................................................................................................17
3.3.1 电机的连线 .......................................................................................17
3.3.2 舵机的连线.......................................................................................18
3.3.3 超声波的连线....................................................................................19
3.3.4 Arduino 超声波小车总体连线图:............................................................20
第四章 软件模块.............................................................................................21
4.1 软件设计思路..........................................................................................21
4.2 电机前进模块.........................................................................................22
4.2 电机后退模块.........................................................................................22
4.3 电机停止工作模块 ..................................................................................23
4.4 电机左转模块.........................................................................................23
4.5 电机右转模块.........................................................................................24
4.6 防卡死模块............................................................................................25
第五章 实验及结果分析 ...................................................................................26
5.1 预期目标................................................................................................26
5.2 遇到的问题和解决方法 .............................................................................26
5.3 硬件的调试与整合 ..................................................................................27
5.3.1 调试思路 ..........................................................................................27
5.3.2 调试超声波模块.................................................................................27
5.3.3 电机调试 .........................................................................................28
5.4 心得体会...............................................................................................28
第六章 设想与展望.........................................................................................30
参考文献 ......................................................................................................31
致谢............................................................................................................32
附录 ...........................................................................................................33
超声波智能避障车程序(ARDUINO) ..............................................................33
第一章 绪论
1.1 论文的选题背景
随着现代计算机技术的不断发展和普及,机器人的发展已经遍及近年来机器人的
智能水平不断提高,并且迅速地改变着人们的生活方式。小到智能玩具,大到机械、
电子、冶金、交通、宇航、国防等各个领域。人们将计算机技术更加广阔的运用的人
类生活中,制造能替代人劳动的机器一直是人类的梦想,并一直在为之努力。 在我们
的生活里,有很多的机器人,如图 1.1 所示,这两种机器人分别是扫地机器人和灭火机
器人。他们在我们的生活中非常常见也很实用,他们的特点就是无需人们的控制,能
够自行运动完成他们的任务。那么这就需要一个非常必要的基础功能,那就是能够感
知并躲避前方的障碍物。
因此,在本次的设计中,我们将设计出一个能够避障机器人,在具有这个基本功
能的基础上,我们就可以为他附加更多的功能,赋予它更多的实用价值。选用 Arduino
单片机作为控制核心,使用仿生超声波技术传感器进行避障的实现。“智能避障机器
人”作为现代社会的新产物,也是以后的发展方向,他可以按照预先设定的模式在一
个特定的环境里自动的运作,无需人为管理,便可以完成预期所要达到的或是更高的
目标。
图 1.1
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