1、中国地质大学长城学院毕业设计开题报告学生姓名 XXX 学号 XXX 专业班级 XXX指导教师 XXX 职称 XXX 单 位 XXX课题性质 设计 论文 课题来源 科研 教学 生产 其它毕业设计（论文）题目 智能寻迹遥控避障机器人硬件设计一、选题的依据及意义： 智能小车发展很快，从智能玩具到其它各行业都有实质成果。其基本可实现循迹、避障、检测贴片寻光入库、避崖等基本功能，这几届的电子设计大赛智能小车又在向声控系统发展。比较出名的飞思卡尔智能小车更是走在前列。我此次的设计主要实现循迹避障这两个功能。 智能车辆也叫无人车辆，是一个集环境感知、规划决策和多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统。它具有道路
2、障碍自动识别、自动报警、自动制动、自动保持安全距离、车速和巡航控制等功能。智能车辆的主要特点是在复杂的道路情况下，能自动的操纵和驾驶车辆绕开障碍物并沿着预订的道路进行。智能小车主要运用领域包括军事侦察与环境检测、探测危险与排除险情、安全检测受损评估、智能家居。 智能化作为现代社会的新产物，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。同遥控小车不同，遥控小车需要人为控制转向、启停和进退，比较先进的遥控车还能控制其速度，而智能小车，则可以通过计算机编程来实现其对行驶方向、启停以及速度的控制，无需人工干预，是一个集环境
3、感知、规划决策，自动行驶等功能于一体的综合系统，它集中地运用了计算机、传感、信息、通信、导航、人工智能及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体。 二、国内外研究概况及发展趋势（含文献综述）： 国外智能车辆的研究历史较长，始于上世纪 50 年代，它的发展历程大致可以分为三个阶段： 第一阶段：20 世纪 50 年代是智能车辆研究的初始阶段。1954年美国 Barrett Electronic 公司研究开发出了世界上第一台自主引导车系统，该系统只是一个运行在固定路线上的拖车式运货平台，但它却具有了智能车辆最基本的特征即无人驾驶。早起研制该系统的目的是为了提高仓库运输的自动化水平，应用领域仅局限于仓库
4、内的物品运输，随着计算机的应用和传感器技术的发展，智能车辆的研究不断得到新的发展。 第二阶段：从 80 年代中后期，世界主要发达国家对智能车辆开展可卓有成就的研究，在欧洲，普罗米修斯项目于 1986 年开始了在这个领域的探索，在美洲，美国于 1995 年成立了国家自动高速公路系统联盟，其目标之一就是研究发展智能车辆的可行性，并促进智能车辆技术进入实用化，在亚洲，日本与 1996 年成立了高速公路先进巡航/辅助驾驶演剧协会，主要目的是研制自动车辆导航的方法，促进日本智能车辆的整体进步。进入 80 年代中期，设计和制造智能车辆的浪潮席卷了全世界，一大批世界著名的公司开始研制智能车辆平台。 第三阶段
5、：从 90 年代开始，智能车辆进入了深入、系统、大规模的研究阶段。最为突出的是，美国卡内基- 梅陇大学机器人研究所一共完成了 Navlab 系列的自主车的研究，取得了显著的成就。目前，智能车辆的发展正处于第三阶段，这一阶段的研究成果代表了当前国外智能车辆的主要发展方向。 相比于国外，我国开展智能车辆技术方面的研究起步较晚，开始于 20 世纪 80 年代，而且大多数研究尚处于针对某个单项技术研究的阶段。虽然我国在智能车辆技术方面的研究总体上落后于发达国家，并且存在一定的技术差距，但是我国也取得了一系列的成果，主要有： 中国第一汽车集团公司和国防科技大学机电工程与自动化学院于 2003 年研制成功
6、了我国第一辆自主驾驶轿车。该自主驾驶轿车的正常交通情况下的高速公路上，形式的最高稳定速度为为 12km/h，最高峰值速度可达 170km/h，并且具有超车功能，其总体技术性能和指标已经达到了世界先进水平。 上海交通大学应用现代控制理论设计出了一种自动驾驶汽车模型，该模型在汽车系统的动力学建模的基础之上，设计了自动驾驶的专项系统，它能根据玩到的弯曲变化程度实时的计算出车辆的转向盘角度，控制车辆按照预设道路行驶。 吉林大学设计并制造了一辆用 CCD 识别地面铺设的条状路标导航的智能车辆，车辆由图像识别、行驶、转向、制动、避障和其他辅助系统组成。目前，该车可以稳定的跟踪直线、弧线、S 型线等轨迹自动
7、行驶，车速可达 20km/h。 在国家科工委和国家 862 计划的资助下，清华大学计算机系智能技术与系统国家重点实验室自 1988 年开始研制的 THMR 系列移动机器人取得了很大的成功。它兼有面向高速公路和一般道路的功能，目前已经能够在校园的非结构化道路环境下，进行道路跟踪和避障自主行驶。 智能车辆研究也是智能交通系统 ITS 的关键技术。目前。国内的许多高校和科研院所都在进行 ITS 关键技术、设备的研究，随着ITS 研究的兴起，我国已形成了一支 ITS 技术研究开发的专业技术队伍。并且各个交通、汽车企业越来越加大了对 ITS 及智能车辆技术研发的投入，整个社会的关注程度在不断提高。交通部
8、已将 ITS研究列入“十五”科技发展计划和 2010 年长期规划。相信经过相关领域的共同努力，我国 ITS 及智能车辆的技术水平一定会得到很大的提高。 三、研究内容及实验方案： 1.研究内容 本课题主要开发一个能自动循迹，自动避障，自动避悬崖，超声波测距和红外遥控的智能小车控制系统。设计主要以简易智能机器人为开发平台，选择通用、价廉的 STC89C51 单片机为控制平台，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相关知识实现小车的各种功能。设计完成以由红外线对管的自动寻迹、红外线自动避障避悬崖、超声波测距、红外线遥控组成的硬件模块结合软件设计组成多功能智能小
9、车，共同实现小车的前进倒退、转向行驶，自动根据地面黑线寻迹导航，检测障碍物或悬崖后停止，红外人工遥控等功能，实现智能控制，达到设计目标。 2.实验方案 本设计以两直流电动机为主驱动，通过各类传感器件来采集各类信息，送入主控单元 STC89C51 单片机处理数据后完成相应动作，以达到自身控制。电机驱动电路采用 H 桥驱动模块-双 L298 步进/直流电机驱动板 ，能同时驱动 4 个直流电机和 2 个步进电机3；避障和避悬崖采用红外光电开关来完成，自动寻迹采用红外发射管和接收管光电对管寻迹传感器完成，超声波测距采用超声波发射器和接收器经锁相环电路检波完成，最后由控制单元处理数据后通过编程有序合理的
10、将各模块信号整合在一起并完成相应动作，实现了智能控制，相当于简易机器人。 根据设计的作品要达到的效果，本系统以 STC89C51 为核心控制器，主要由电源模块、电机驱动模块、寻迹模块、避障模块、避悬崖模块、超声波测距模块、红外线遥控模块、磁钢探测模块和探测金属模块构成。四、目标、主要特色及工作进度 目标：本课题欲研究开发出一套基于无线电遥控和红外避障的遥控智能小车，要实现的主要目标有：（1）多传感器组成的传感器网络调节电路。 （2）无线电遥控信息和传感器信息的单片机采集。（3）自动避障、无线遥控机车运动、液晶显示机车运动状态。 特色：控制者可远程遥控智能小车的运动轨迹，同时实现自主避障，选择可
11、通过的路线。遥控端可实时了解机车的运动状态，当控制者不能看到机车时，依然能做出正确的反应，控制者调整运动轨迹。增强了机车的安全性。工作进度： 1 至 3 周： 查找资料，方案论证，撰写开题报告，英文资料翻译4 至 7 周： 总体方案确定，软件设计与编制 8 至 10 周： 系统软件调试 11 至 15 周： 总体联试与实验16 至 18 周： 撰写论文、答辩五、参考文献(1)郭惠，吴迅.单片机 C 语言程序设计完全自学手册M.电子工业出版社,2008.10：1-200. (2)王东锋，王会良，董冠强. 单片机 C 语言应用 100 例M. 电子工业出版社,2009.3：145-300. (3)
12、韩毅，杨天. 基于 HCS12 单片机的智能寻迹模型车的设计与实现J.学术期刊，2008，29（18）：1535-1955. (4)王晓明. 电动机的单片机控制J. 学术期刊，2002，13（15）：(5)Yamato I , et al 1 New conversion system for UPS using high fre2 quency linkJ 1 IEEE PESC1998 (6)Yamato I , et al 1 High frequency link DC/ AC converter for UPS with a new voltage clamperJ 1IEEE PE
13、SC ,1990 :52-105.(7)何立民,单片机应用系统设计,北京：航天航空大学出版社(8)李广弟,单片机基础,北京：北京航空航天大学出版社,2001(9) 何希才,新型实用电子电路 400 例,电子工业出版社,2000 年,6065(10)赵负图,传感器集成电路手册,第一版,化学工业出版社,2004,590591（11）陈伯时,电力拖动自动控制系统,第二版,北京:机械工业出版社,2000 年 6 月,127130 （12）张毅刚,彭喜元,新编 MCS-51 单片机应用设计,第一版,哈尔滨工业大学出版社,200,411417指导教师意见：指导教师签名：年 月 日教研室意见：审 查 结 果： 同 意 不 同 意教研室主任签名：年 月 日
