1、“關于顏色識別機器人的研究”設計說明書-2013x00022院（系、部）:姓名：指導教師：信息工程學院年9月26日北京ill錯誤！未定義書簽。錯誤!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、系統整體流程圖錯誤！未定義書簽。五、硬件清單六、搬運智能小車的實用價值xi附錄程序代碼七、總結與體會xi錯誤！未定義書簽。 一、智能搬運小車研究的背景和目的：隨著科技發展，現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，把一些重復的動作及操作交給機器去做，而機器在 使用過程中變得越來越智能化，能實現更繁雜的任務，運貨是各個行業不可或缺的過程，人工運貨隨著經濟的快速

2、發 展，不能完全滿足市場的需求。世界上許多國家都在積極進行智能車 輛的研究和開發設計。移動機器人是機器人學中的一個重要分支，出 現于20世紀60年代。當時斯坦福研究院的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 移動機器人，口的是將人工智能技術應用在復雜環境下，完成機器人 系統的自主推理、規劃和控制。從此，移動機器人從無到有，數量不 斷增多，智能車輛作為移動機器人的一個重要分支也得到越來越多的 關注。基于顏色傳感器的智能搬運小車可以安裝不同的末端以完成各 種不同形狀和狀態的工件搬運工作，自主識別顏色，可分類搬運，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器人套間搭建，主要的 控制器為at89s52,此單片機已固定在開發板上了，開發板上提供了 一片面包板，能實現所需要的電路連接。驅動輪的驅動動力來口兩個舵機，用pwm控制較為簡單易行，主要的執行部件為右端的加持裝置。機器由下圖的可充電鋰電池供電。本項冃中的智能小車通過四個顏色傳感器檢測不同顏色的木塊, 然后單片機對小車的行為發出控制指令，不僅能將木塊搬運到指定的 位置,還可以自己識別顏色，對應顏色放置。本項目中的智能搬運機器人基于at89s52單片機為微控制器，以 顏色傳感器為主要傳感器，以舵機實現

4、運轉，在這樣的系統下，智能 機器人能夠完成一些具有重復性的任務。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，將 貨物搬運到對應顏色的位置。3.2、搬運小車調試本項冃中所用舵機的調零點為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，就需要給左邊的舵機1300的脈 沖，右邊的舵機1700的脈沖。此時小車全速前行。要讓小車左轉， 則是給左右舵機都給1700的脈沖，同理，右轉時給左右舵機都是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，在檢測到黑線時返冋數字1,在檢測到白色 的時候返回值為0o根據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。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行走的方向。以三個反射式光電傳感 器為例進行說明循線的原理。光電傳感器與黑線位置關系示意圖如下 圖所示。左z2左z1光電傳感器與黑線位置關系示意圖34、顏色傳感器的識別智能小車下面安裝了 4個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行巡線，當到達木塊擺放 的地方時，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，到達指定位置是小車將退回原點。3.5、具體設計:整個系統包括單片機控制模塊、電機驅動模塊、顏色傳感器模塊、 光電傳感器、機械手模塊、模擬電源模塊、小車車體。將單片機控制 模塊，驅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；將機械手安裝在小車上部的前端；車架結構選擇鋁板。四、系統整體流程圖及軟件設計4. 1、整體流程圖4. 2系統軟件設計釆用pwm （pulse width modulation,脈沖寬度調制）來調節直流電機的速度。pwm是通過控制固定電壓的直流電源

7、開關頻率，從而改 變負載兩端的電壓,進而達到控制要求的一種電壓調整方法。pwm可以 應用在許多方面,如電機調速、溫度控制、壓力控制等。在pwm驅動控制的調整系統中，按一個固定的頻率來接通和斷開 電源,并根據需要改變一個周期內“接通”和“斷開”時間的長短。 通過改變直流電機電樞上電壓的“占空比”來改變平均電壓的大小, 從而控制電動機的轉速。在脈沖作用下，當電機通電時，速度增加；電機斷電時，速度逐漸 減少。只要按一定規律，改變通、斷電的吋間，即可讓電機轉速得到控 制。安裝完顏色傳感器調節白光平衡，由于白光是等量的紅光，藍光 等的組合體，平衡時紅、藍、綠等的強度大小應為相等，當小車即將 搬運的貨物為

8、紅色，紅色光值大小應該改變，應大于平衡時的大小， 單片機則識別出貨物是紅色。同理，其他顏色也是如此識別。五、硬件清單元件數量規格其他實驗板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2調零脈沖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、智能小車的實用價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，其在工業控制上的 體現主要是口動化控制，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、總結與體會通過這次機器人大賽，我們學會了很多，收獲很大，首先我們學會了使用 51單片機并能用它完成一些比較簡單的工業控制。其次我們明白

9、了面對困難時 能積極動腦，共同合作來解決問題、克服困難的重要性。同時也使我們對機器人 的機械擴展、電子擴展、傳感器擴展以及程序控制有了一個全新的認識。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*/#define pred 143#define pgreen 100#define pblue 67int disp_tc; 計數標志void yanse

10、(); void zhizou();/1 i嚴介介 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;/* 計數器初始化 */void to_init()tmod=ox51;/設置定吋器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定時器 0 1ms 中斷響應tr0=0;trl=0;disp_tc=disp_tc+1; 計數值加一 th0=0xfc;tl0=0x66+tl0; 加定時器補償tr0=l;tr1=1;/_aat 11

12、 -ll i s/個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個. >z > vj j i is 1j j ，個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個/void main()/*test_led(); delay_nms(80);led=1;測試led延時等待吊口調試工具打開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