发布时间 : 星期六 文章基于超声波的智能避障小车的研究与设计本科毕业设计说明书(论文)更新完毕开始阅读a9328660cec789eb172ded630b1c59eef8c79a2d
第五章 结论 ................................................. 34 参考文献 ..................................................... 35 致 谢 ..................................................... 35
天津理工大学中环信息学院2015届本科毕业设计说明书
第一章 绪论
1.1 项目研究背景及意义
世界终将是嵌入式的天下。微软在80年代看到了个人PC，却没有预测到更远的未来。乔布斯重新定义了智能手机，更加贴近人类生活。然而谷歌放眼的是改变世界。开放式的平台才是世界未来的发展主流。时代在变，时代的主流在变，人们心中的定义的流行更新替换的也是越来越快。
在进入21世纪以来，世界发展的总体大方向是“智能”。什么是智能呢？职能作为新时代的产物，被定义为“它能够按照人类预先给定的模式，在某个特定的环境和条件下自动运行，不需人为的管理，就可以完成预期所想要达到的或者是更高级的目标。”
在本设计中，就体现了小车的智能模式。通过程序的编写和硬件的调试，在单片机控制下，驱动小车底盘上的变速电机的转动，带动小车的前进，通过搭载在小车底盘上的超声波测距仪判断在障碍物距离，并在小车与障碍物的距离小于编程中的设定值时，小车就会自己做出自动的动作，朝着没有障碍物的方向继续前行，完成开始设计时的目标。
在当今这个社会的大背景下，所有人力不可及的事情好像都可以通过人类的智慧，让更多的现代高科技产物代替人类去完成。比如在地震之后，检测在废墟下是否还有待拯救人类；在家庭主人忙碌一整天之后，回到家之后看到乱作一团的家里卫生环境，通过简单的一个开关按钮，就可以让吸尘器机器人进行自动动作，帮助打理家庭环境卫生；在阴暗的工厂仓库中，工人们不方便操作，本设计就是工厂仓库搬运机器人的雏形。
我国作为世界上的经济大国，在科技领域已经取得不小的成就。但是在汽车制造业，我国跟世界上的顶尖制造国还是有一定的差距。在顶尖的汽车中，都会应用到超声波的智能避障，当汽车与障碍物之间的距离小于一定距离的时候，系统就会提示车主，让车主做出相对应的处理措施。若司机没有采取措施，汽车便会制自行制动，避免发生危险。我国的科研人员也可以参照此方向做研究并进行发展。
1.2 国内外发展情况
1.2.1 国外发展现状
在国外，机器人的发展有如下趋势。一方面机器人在制造业应用的范围越来越广阔，其标准化，模块化，网络化和智能化的程度越来越高，功能也越来越强大，并向着计算
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机技术和装备成套化的方向发展；另一方面，机器人向着非制造业应用以及微小型方向发展，如表演型机器人，服务型机器人，机器人玩具等[1]。国外研究机构正试图将机器人应用于人类活动的各个领域。
外太空探索，仓库管理，智能家庭清洁机器人，智能避障小车，航空航天，儿童玩具，以及人们日常所用到的手机，电脑等都充斥着智能，智能是这个社会发展的大方向，是社会发展的必然趋势，国外在这方面的研究早于我国，因此在这方面，我国还是比较落后于欧美及日本等发达国家的。
1.2.2 国内发展现状
自人类进入科技世纪后，随着各领域的科技技术的迅猛发展，人们对生活、生产、工具使用安全性的要求也越来越高，相比于古代的人力，人们现在更愿意让机器去代替人力来完成一些工作，因此，科学技术的发展必然会改变这一现状，各类高科技产品交替衍生，小则人们的衣食住行，行车安全，智能交通，儿童玩具等，大则到国家的国防安全，航天航空领域，外太空探索等，这些都已成为人们生活必不可少的一部分。
机器人是现代社会的发展产物，是人类文明进步的标志，是世界发展史上的一个重要的里程碑。它可以作为人类劳动成产中的主要力量，可以在很大程度上帮助人们减轻工作负担，减小工作量；不会危及到人类的安全，在人类不适宜去到的环境下可以驱使只能小型机器人代替人类涉足，将信息传回人类所能接受到的媒介中，使人总结并得出应有的结论。
对于机器人的定义从来都没有一个统一的标准。但是在大多数专家学者看来，所谓机器人就是通过软件编程控制硬件，使其能够实现它应该完成的功能。在1979年，美国的机器人学会对机器人进行了定义：一种可编程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机；或是位了执行不同任务而具有可改变和可编程动作的专门系统。而日本的学者则认为：机器人就是一种自动化的机械。但是在我国的学者眼中，机器人就是一种自动化机器，它能够具有高度的灵活性，并且具备一些和人或生物相似的智能能力的自动化机器[2]。
智能小车就是在这样的前提下演变而成的，智能小车其实就是一种简易的智能机器人，它具有很强的自我组织能力和自我适应能力，可以在没有人操作的情况下完成很多提前规划好的任务。其被开发出的主要目的就是完成一些危险的，费时费力的，一些对人们正常生活有障碍的工作，此时，智能避障小车就能很好的去完成这些工作，并达到预期的目的，障碍物检测是智能移动机器人、智能汽车对周边环境感知技术研究领域中的重要方面。
可移动的智能机器人自适应能力强，高度的自规划能力和较强自组织能力使其性能强劲，操作方便，在没有人类的干预和扰动条件下，不用特定环境和外部因素的改变，就能够在初始设定中有效的完成设计时的目标，完成任务。
智能避障小车是智能汽车研究的雏形，通过传感器的数据接收能够快速的进行判断
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并且迅速作出反应，对感知周围环境技术也有一定的研究意义。社会的发展，科技的进步，使得如今技术越来越向利益方向发展，欧美各国及日本等发达国家都对该研究方向做出一定的探索和研究，并且取得了比较可观的成果。我国因为发展起步晚，理论技术不足，基础设施不全，资金分配不够合理等因素，导致我国在这方面的研究领域中取得的成果与发达国家存在较大的差距，只有一些小研究机构能做出一些小的研究成果。
在本设计中，通过使用“基于超声波的障碍物检测测距系统”，用单片机MSP430F149驱动小车的电机转动，通过装配的单片机程序驱动，负载超声波的测距程序，实现小车在障碍物的距离小于设定距离时能够自动作出判断并执行拐弯动作，向没有障碍物的方向继续前行。此设计可以说是就在机器人的雏形，也可以是仓库搬运机器人的雏形，也可以用于儿童玩具开发，发展前景较为广阔，使用价值比较高。
1.3 毕业设计目标与内容
研究US-100超声波模块的测距工作原理，学习本模块的使用方法；研究车轮电机的驱动方法，并了解电机的负载及其驱动电压，设计合理的电机驱动电路；用CCS编写程序，实现智能避障小车的控制算法，利用US-100超声波测距模块，测量障碍物和小车之间的距离，通过单片机程序的编写驱动超声波模块反馈的距离，与在设计中的设定值进行比较，当距离小于设定值时，小车能够自动避开障碍物并继续前进。
智能避障小车也会在仓库管理等方面有广泛的应用，设计并实现智能避障小车的控制算法，在锻炼学生动手能力、提高学生理论联系实际能力的同时，可以为工程实践积累经验。
1.4 论文结构安排
第1章，绪论。介绍本设计中的设计研究目的，研究背景、研究意义以及主要研究内容，并对相关技术现状做简要分析； 第2章，本设计的相关器件的介绍；
第3章，系统软件程序设计，在CCS编程环境中利用C语言对系统编程实现各个功能，包括超声波测距，智能避障等程序的编写； 第4章,系统硬件平台的搭建； 第5章,本模型的运行效果行调试；
第6章,结论。通过对本次设计中的方法和方式进行总结，得出本次设计的结论，并总结设计收获和体会，同时指出再设计工作中的不足之处和需要改进的地方。
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