一 、设计目的

设计一种机器人，能在废墟，夹缝中进行道路探索和环境的扫描中，在弯曲处自动控制转弯，可以防尘、防水、防毒，对于那些发热及有生命现象的东西，具有很好的灵敏性。从而起到能对受困的人进行及时的支援和救助

一 、设计目的

设计一种机器人，能在废墟，夹缝中进行道路探索和环境的扫描中，在弯曲处自动控制转弯，可以防尘、防水、防毒，对于那些发热及有生命现象的东西，具有很好的灵敏性。从而起到能对受困的人进行及时的支援和救助。

二、  方案设计

1、方案说明：

a、本方案履带式结构，根据昆虫仿生运动结构，可以越过沟渠，废墟等障碍物，同时可以对深埋地下的矿产进行扫描探索开采和对伤员进行食物以及水的运输。

b、前面、后面部分都有动力装置，可以更好的前进和倒退，同时可以提供足够的动力防止打滑。在前面和后面都有转向轴，是整个装置更加灵活轻捷。中间连杆可以控制前、后两部分的高低还有距离 能起到连接和传递动力的作用

2、方案图解

（1） 履带装置

（2） 电子眼系统

（3） 超声波传感器

（4） 机器人中心控制机构（包括电路板，马达等构件）

（5） 中间马达

（6） 采用（1）部分相同的履带式机构，可装救生物资（药品、食物、谁）

以上部分有许多零部件未列出，在图纸上我们已经细细列出

3、方案设计特点说明

3.1使用履带式可以适应各种复杂路面，能方便的越过沟渠，爬坡等！在整个装置中，前面如配有红外线传感器、超声波传感器及摄像头，就可以准确的判断前面障碍物的位置及是否有人的存在。

3.2 在机器人的前面安装活动头部！当机器人遇到90度转弯时，器人会按下直角平面左边，如图（a），通过连杆部弯曲之后，头部也会随着直角平面下到左边，如图（b），之后本方案机器人可沿着竖直墙面下行

4、系统元件选择

4.1 单片机

智能控制器是以新型高速低功耗工业级微处理器为核心，采用软测量技术和智能控制算法的新一代智能化定位和控制单元，是专门用于电动执行器的控制部件。为了满足新的要求和便于日后升级方便和高速处理数据，因此选用新型单片机

通过传感器检测信号，然后是检测信号和控制器内部的程序进行比较，最终来控制电机的速度和转向来达到控制的目的。其控制流程如图

4.2 存储器

Mps430单片机系列存储结构使得使用C语言编程所得的编码仍然有很高的执行效率，因此除非对程序的大小和执行的时间有很高的要求，否则都应该选用c语言编写程序。如确实需要处理复杂信号而存储量不足是，我们可以扩展

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5、 电路各部分原理分析

5.1、电源电路分析

本系统可以采用干电池供电，也可以用可反复充电的锂电池供电。无论用什么方式供电，最主要的是要保证在给系统供电时电压的波动尽可能小。因此在电源电路中我们采用了MCP170A高性能稳定芯片对系统供电进行稳压。MCP170A系列是采用CMOS工艺制造的低压差(LDO)稳压器

6 、方案驱动系统

6.1 电机驱动电路

系统中，电机是选择最主要的执行部件。根据不同的要求可以选择同一类型中不同种类的电机。通常包括普通直流电机、伺服电机、步进电机等多种类型。由于考虑电机成本和所完成的任务的性质而选择不同的电机，不过一般情况下都采用普通直流电动机，如有特殊要求，在采用  其他类型的电机无论采用哪种型号的电机或者哪种类型的电机，其工作时的电流都比较大，且变化范围也比较大，所以电机不能由单片直接驱动，必须在电机前外加电机LG9110电气特性。驱动电路，该驱动电路应选择具有成本低，功能大，电路接线简单等优点的电机驱动芯片。LG9110是专为控制和驱动电机设计的两通道推挽式功率放大专用集成电路器件，将分立电路集成在单片IC之机中，使外围器件成本降低，整机可*性提高。该芯片有两个TTL/CMOS兼容电平的输入，具有良好的抗干扰性；两个输出端能直接驱动电机的正反向运动，它具有较大的电流驱动能力，每通道能通750~800mA的持续电流，峰值电流能力可达1.5~2A；同时它具有较低的输出饱和压降；内置的钳位二极管能释放感性负载的反向冲击电流，使它在驱动继电器、直流电机、步进电机或开关功率管的使用上安全可*。LG9110的电气特性如表3所示以及LG9110器件管脚图如图5所示

电机驱动电路如图6 所示。其工作原理为：当输出端口经过驱动芯片向电机发出信号时，由于微弱信号不足以驱动电机工作，于是，驱动信号把微弱信号放大后才能使电机正常工作。接线可按图6要求

6.2 单片机系统

MSP430系列单片机整个复位在电路包括芯片内、外两个部分。由于MSP430系列单片机具有上电复位功能。因此，上电后只要保持RST/NMI(设置为复位功能)为高电平即可。通常的做法是除了在RST/NMI管脚接10~100kΩ的上位电阻外，还需要再接0.1μ F的电容，电容另一端接地，这样做的目的是令复位更加可*。如果想让其随时复位只需要将复位键按下，在RST/NMI管脚产生低电平信号即可使其复位。

6.3电源电压采样电路及欠压指示电路

该电路的作用是通过时采样电源电压，此系统中主要是对低电压进行采集，当电源电压小于系统规定的最低电压时，系统便发出钱呀指示信号，提醒人们及时更换电池或及时对电池进行充电。当电压长久得不到提高，便会发出复位信号，使系统复位。在采样过程中，模拟输入信号将连接到A/D内核的电容阵列，所以电容网络的充电将由模拟信号源提供。电容网络的充电将在采用期间完成。那么，模拟信号源的内阻，动态阻抗以及电容网络的容量应该与采样周期相匹配，以保证能达到10位转换精度。系统中的电容器当电压变化过大时起到缓冲作用，如果电压电压基本没有变化，它视为断路。具体接线如图7所示

6.4 编程接口电路

此编程接口电路属于标准器件，在N4脚上外接一电阻R16和发光二极管LEDI，具体接法如图8所示，当需要控制器输入程序时，线路接通后发光二极管便会点亮。这样做的目的是当接口出现问题时，便于检查和维

三、系统软件设计思路

程序设计实质上是按照一定的原则、一定的思想和方法将这些指令组织起来，CPU按设计者的思想执行指令，实现一定的功能，最终解决所需要解决的问题。可以使用模块化的程序结构组织指令和编写程序。MSP430程序设计除了可使用汇编语言外，使用C语言更能提高设计效率，加快开发进度。MSP430 C语言编译环境提供了大量的标准库函数。要使用这些标准库函数，只要在程序的开头声明要使用的库函数所在的文件开头，之后在程序中就可以直接调用了，因此使用起来十分的方便。具体主程序流程图见图9所示

四、  方案可行性分析

（1）我们的指导老师杨老师多年致力于机器人的研究开发及教育，多次以机器人教练的身份参加“青少年机器人大赛”，作品多次获得不同层次的奖项。

（2）我们社团从成立至今，多次跟随杨老师进行机器人开发|组装和创新。在此期间学到了很多关于机械机构的使用和应用方面的知识，会员们也通过自己亲手的实习了解到理论和实践相结合的重要性，同时也了解了像超声波传感器和红外线传感器单片机的很多未知知识等。

（3）我们协会还有来自计算机专业、物理专业、数学专业的一些会员，他们之中有很多现在已经能够熟练的掌握关于编程和机器人构造方面的技术了，具备较强的动手能力和创新能力，他们的加入可以说对我们协会带来了不少的惊喜和意外，特别是有时候的一些奇思妙想更是让我们受益匪浅啊！

（4）另外还有我们机电系的几位机械设计方面的老师、PLC编程老师、单片机老师更是为我们这个协会注入了强大的生命力和雄厚的师资力量和技术支持，使我们在这个探索的过程中少走了不少的弯路,受益颇多。