51单片机机器人搬运小车控制系统设计+CAD图纸(2)

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3.3.2 循迹程序 19

3.3.3 运动控制原理 23

3.4 机械手程序设计 31

3.4.1 舵机工作原理介绍 31

3.4.2 机械手控制程序的设计 32

3.5小车底座与机械手之间通信 33

 第四章调试 35

4.1 软件调试方法 35

4.2 软硬联调 36

4.3 机器人功能实现与展示 37

结语 38

致谢 39

第一章绪论

1.1研究背景

随着时代的发展，科技的不断进步促进现代化工业发展的过程中，对于提升工作效率的要求也与日俱增。随之而来高科技化和高效率化的工业机器人生产线也逐渐代替了许多效率低下的人工流水线。然而，制约工作效率进一步提高的瓶颈也已经出现—运输。传统上的人工搬运与机械传输的因其在搬运方面的效率低下和人工搬运的高成本搞投入已经很难适应现代产业对于工作效率的要求。因此产生了搬运机器人这一新兴研究。

搬运机器人应用在很多场合来代替人工搬运如：工厂车间之间工件运输，印刷厂纸卷运输；码头集装箱运输等。但是目前搬运机器由于其成本高昂，维护繁琐，在许多领域还未能被普及[1]。

目前支线机场夜航灯光的布设主要依靠人工，由于跑道有两三公里长，所以整个布设过程非常繁琐。交警、路政等有关部门在道路上布设路锥目前主要靠人工，当线路较长时整个布设过程耗费大量时间。这样机械单一的工作完全可以使用机器人来快速完成。因此，以搬运机器人为基础，研发一种简单的道路布锥专用机器人有一定的应用前景。

机器人硬件使用红外漫反射传感器来寻找规划好的黑线，这样的方式在实验环境下相对容易实现，在后续开发及机器人应用时也可以较为方便的修改为寻找道路标志的方式来完成循迹功能。同时使用电磁测速传感器来完成小车的闭环系统，可以较为精确的控制小车行进的速度和方向，以便控制小车的行驶和转弯动作。机械手完成布锥动作，机械手上的三个多吉分别完成机械手的旋转、抬升、抓取、释放动作。通过两方面的协调工作来完成机器人的布锥工作

在机器人软件设计的过程中，使用目前较为成熟的单片机控制技术，可以大大降低机器人的生产成本，同时在完成机器人研制过程中涉及到的软件部分设计时，单片机控制与其他控制方式相比也因为其简单易学，配合使用C语言编程的方式对软件进行编译与修改调试，可显著地缩短研发周期，降低设计成本，提高工作效率。

使用美国KEIL C51 Software公司出品的单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部分组合在一起。目前使用KEIL C51软件作为单片机控制系统的软件开发工具已经成为了目前单片机控制领域的主流方式。

1.2单片机的现状与发展

1.2.1单片机的现状

自单片机出现至今，单片机技术已走过了近20年的发展路程。纵观20年来单片机发展历程可以看出，单片机技术的发展以微处理器(MPU)技术及超大规模集成电路技术的发展为先导，以广泛的应用领域拉动，表现出较微处理器更具个性的发展；在单片机应用中，可靠性是首要因素为了扩大单片机的应用范围和领域，提高单片机自身的可靠性是一种有效方法。近年来，单片机的生产厂家在单片机设计上采用了各种提高可靠性的新技术。