基本信息
- 项目名称：
- 基于红外线和超声波传感器的智能避障循迹机器人设计开发
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本作品取名为Pioneer Tracker，它是一款基于AT89S52单片机开发的智能循迹避障机器人，能够在复杂的路况下精确地完成循黑迹、路面标志识别、障碍物位置尺寸探测及避障等一系列功能。机器人以两轮小车为载体，搭载AT89S52单片机为MCU，采用成本较低的红外和超声波传感器作为信息采集装置，通过模糊算法进行运动控制，可以应用于特殊环境下的探测、运输及搜寻等操作。
- 详细介绍：
- 目前循迹机器人在多种行为冲突问题解决上尚存缺陷，且不能准确识别U形等复杂障碍，没有最优避障路径。而我们以AT89S52单片机作为机器人小车的MCU,使用红外和超声波传感器采集周围环境信息，综合优先级裁决方法和模糊行为融合法选取机器人的控制行为，较好地解决循迹过程中存在的各种行为以及行为冲突问题, 运用均值滤波法，更准确地检测到障碍物、轨迹和标识等信息，在以最优路径避开U形等复杂障碍的同时保证了循迹的快速性和准确性，能够满足普通工业生产对自动化物流的需求。 本智能循迹机器人设计用于重复装卸搬运。在物流系统、自动化仓库中装卸搬运的频率极高,消耗的费用占总费用的比例较大，国内外一直在寻求智能化的搬运技术和设备以降低搬运成本和改善物料搬运的效率,以节省劳动力，因此以该智能小车为模型的搬运设备将在很大程度上满足企业生产对自动化物流的需求。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 设计目的：实现机器人在循迹中以最短路径避开多种复杂障碍物。 基本思路：结合超声波、红外线技术，单片机用优先级裁决算法实现小车智能循迹、避障、识别等功能。 创新点：(1)避障路径最优化(2)识别多种复杂障碍物,尤其U形直角形等障碍(3)均值滤波法,灰度和障碍距离等信息识别准确。 技术关键：多传感器信息融合、多行为优先级裁决。 技术指标：红外频率：避障38KHZ,循迹2.8KHZ.
科学性、先进性
- 科学先进性:目前循迹机器人在多行为和行为冲突问题解决上尚存缺陷，不能识别U形等复杂障碍，无最优避障路径。本品用优先裁决法解决多行为冲突问题；用模糊行为融合法和均值滤波法准确检测障碍物、轨迹和标识信息，以最优路径避开U形等复杂障碍并保证循迹快速准确。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 现场演示 图片 录像 样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明：只需设置场景，把相应程序加载到小车，即可使用。 技术特点：算法简单，多传感器信息融合技术使控制精确。 适用范围：应用于物流运送、工厂自动化运输以及智能汽车和智能家用机器人等热门领域，且可在智能机器人相关竞赛中推广。 市场分析及经济预测：近年来，市场物流运作频繁，而在物流上用循迹机器人，不仅可提高劳动生产率，还能保障人身安全，改善劳动环境，节约原材料消耗并降低生产成本。
同类课题研究水平概述
- 机器人技术是一个国家高技术实力的一个重要标准，它涉及到多个学科，机械、电工、自动控制、计算机测量、人工智能、传感技术等，是众多领域的高科技。移动机器人是机器人中的一个重要分支，所应用到的技术包括机器人结构技术、控制技术、传感器技术、信息融合、路径规划等。 移动机器人的研究中，主要方向涉及导航能力，其中包括地图创建、定位、避障和路径规划，同时也紧密结合着多传感器信息融合，分布式控制结构，多机器人协作等多个方向，这些方面研究工作的深入共同推动着移动机器人学科的发展。在移动机器人的相关技术研究中，定位、避障与导航技术使其研究核心，也是机器人实现真正智能化和完全自主化的关键。 循迹机器人是移动机器人的一个重要发展方向，目前还处于实验阶段，比较多的循迹机器人主要是基于颜色传感器或红外传感器设计开发的，基于颜色传感器的机器人识别精度高，但易受环境光线影响，识别速度慢，运行不稳定；基于红外传感器的机器人抗干扰能力强，识别速度快，但只能识别颜色灰度，识别精度不高。并且，这两种循迹机器人都只能做单一的循迹，不能在有复杂障碍、路面标志等循迹轨道上智能的完成循迹。 避障循迹机器人主要是基于超声波或红外线测距进行避障，目前这类机器人不能完成对障碍物的全面信息采集，导致避障路径不能保证最短，效率不高，不符合当前节能减排的潮流。
