基于视觉的移动机器人设计与分析-毕业设计说明书

本科毕业设计说明书（论文）PAGEII基于视觉的移动机器人设计与分析摘要移动机器人是机器人的一个重要分支，被广泛的应用于工业、国防及其民用设施上。随着机器人技术和人工智能技术的发展，如何让多个机器人相互协调、配合来共同的研究和实验模型，足球机器人系统是一个多学科交叉的前沿领域，它涉及到机器人学、智能控制技术、通信技术、计算机技术、传感器技术、图像处理和人工智能等方向，正在成为国内外许多大学研究、比赛和交流的公共实验平台。近年来人们对它的研究有了更大的关注。本次设计的研究内容就是基于视觉导航的履带式移动机器人，以足球机器人为研究模型，其核心内容是应用单片机控制直流电机实现机器人的智能控制，采用视觉传感器解决移动机器人的定位问题，实现机器人在给定环境中的“完全自主”。能使机器人在未知的环境下，通过自身传感器测量周围环境数据，逐渐估计自身位置和运动状况，并把信号反馈到单片机，使单片机按照预定的工作模式控制小车的运动控制。内容包括：1.机械结构设计：机器人采用两轮独立驱动的履带结构，动力源采用直流无刷电机，减速和传动装置采用齿轮传动，利用差速移动平台实现机器人的转向，选用增量式光电编码器进行对机器人速度的检测，实现机器人的定位。2.控制结构设计：控制部分采用AT89C51型号单片机进行接受命令和产生驱动信号，电机的驱动部分采用L293D控制芯片，芯片利用接受到的单片机发出的信号来控制电机的转速。3.传感器部分：利用视觉传感器收集图像，送至上位机进行图像处理。关键词：移动机器人单片机运动控制视觉传感器图像处理AbstractMobilerobotisanimportantbranchofroboticsandwillbewidelyappliedinbothmilitaryfieldandcivilarea.Withthedevelopmentofroboticsandartificialintelligence,scientistswereoftenfacedwithissuesoncooperationandcoordinationamongdifferentrobotsinaworkspace.Thishasledtothedevelopmentsinmulti-robotcooperativesystemsMRCS.AsaresearchmodelofMRCS,soccerrobotisaninterdisciplinaryareathatinvolvestheknowledgeofrobotics,intelligencecontrol,wirelesscommunication,computerscience,sensortechnology,imageprocessing,artificialintelligence,andsoon.Ithasbecomeapublicexperimentalplatformforuniversitiesallovertheworldtocommunicatewitheachother.Ithasgainedconsiderableattentioninrecentyears.Originallyinferiordesignsimplenessisrobotic,adoptthemonolithicmachinetobethehandcartdetectingandtocontrolcore;Adoptoptesthesiasensortoresolvetheinteriorlocalizedintelligencerobotproblem,realizesarobot"actingonself'sownininteriorhitthetargetcomplicatedenvironmentcompleteness".Andcanmakeroboticundertheunknownenvironment,gradually,estimateoneselflocationandmovestatusbythefactthatoneselfsensormeasurestheenvironmentdatacouplingbackthesignalarrivesatthemonolithicmachine,makesthemonolithicmachinecanlookfortraceaccordingtogivingstableblacktheguidancelinearbitrarilystableaccordingtothatthepredeterminedjobpatterncontrolsahandcartusesahandcart.ContentsInclude:

1.Designofmechanicalstructure:therobotdrivenbytwoindependenttrackstructures,thepowersourceusingbrushlessDCmotor,gearreducerandgearbelttransmissionbyusingdifferentialsteeringmobilerobotplatform,useincrementalphotoelectricencoderforspeeddetectionofrobots,robotpositioning.

2.Designofcontrolstructure:controlpartofthemodelusingAT89C51microcontrollerforreceivingordersandgeneratesdrivesignals，thedrivingpartisL293Dmotorcontrolchip,chipmicrocontrollerusingthereceivedsignalstocontrolmotorspeed.

3.Sensorparts:therobotusingvisionsensorsforcollectimages,andsendtheimagestoupper-computerforimageprocessing.Keywords：mobilerobot，motioncontrol，singlechip，visionsensor，imageprocessing目录TOC\o"1-4"\h\z\u摘要 IAbstract II1移动机器人 11.1移动机器人的研究历史 11.2课题的现实意义 11.3智能机器人的发展 21.3.1智能机器人的定义 21.3.2国外机器人的发展 31.3.3国内机器人的发展 32视觉移动机器人方案的确定 52.1设计任务概述 52.2视觉移动机器人机械结构设计方案 52.2.1动力源的论证与选择 52.2.2运动方式的选择 62.2.3电源的论证与选择 62.2.4传动方式的选择 62.2.5传感器的选择 72.2.6最终方案： 72.3视觉移动机器人控制系统设计方案 72.3.1控制系统的选择 82.3.2控制器的软件设计 83视觉移动机器人方案的确定 103.1电动机的确定 103.1.1电动机功率的选择 103.1.2电动机转速的选择 103.2圆锥圆柱减速器的设计 113.2.1传动方案的选择 113.2.2传动零件的设计计算 12圆锥齿轮传动的设计计算 12圆柱齿轮传动的设计计算 16数据整理 19轴的设计 193.2.3减速箱轴承的确定 203.2.4联轴器的选择 214视觉移动机器人控制系统设计 224.1机器人电子元件的选型 224.1.1单片机PIC16F877 224.1.2直流无刷电机 245移动机器人的图像处理技术 265.1图像的采集 265.2图像的预处理 265.2.1彩色图像灰度化 265.2.2灰度图像的平滑处理 275.2.3颜色模型转换 29结论 30致谢 31参考文献 32附录 33PAGE391移动机器人1.1移动机器人的研究历史机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。移动机器人技术一直是人类长期科学研究的热点。它的历史可以追溯到20世纪六十年代。1962年，美国Unimation公司的第一台机器人Unimate。在美国通用汽车公司(GM)投入使用，标志着第一代机器人的诞生。1968年，美国斯坦福研究所公布了他们研发成功的机器人Shakey，该机器人能够根据人的指令通过视觉传感器发现并抓取积木,标志着第一台智能机器人的诞生，同时也揭开了移动机器人研究的序幕。现在，国际上对机器人的概念已经逐渐趋近一致。一般说来，人们都可以接受的说法是：机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。联合国标准化组织采纳了美国机器人协会给机器人下的定义：“机器人是一种可编程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机；或是为了执行不同的任务而具有可改变和可编程动作的专门系统。”机器人能够利用各种传感器采集机器人所在环境的特征，通过各种环境特征可以自动地规划自己的行动路径，实现寻迹、避障等智能行为。早期的机器人主要应用于工业领域，例如利用机器人搬运工件、更换刀具、焊接工件、喷射油漆以及实现零件的装配等工作。但是到了90年代，随着机械技术、计算机技术、微电子技术、网络技术以及人工智能技术的快速发展，机器人活动领域的不断扩大，机器人的应用从制造业领域向非制造业领域不断发展，原先只是在工业中才使用的自主式机器人也开始进入到人们的日常生活中来，因此在工业、医学、农业、建筑业甚至军事等领域都能看到移动机器人的身影，美国麻省理工学院、斯坦福大学、英国爱丁堡大学等都陆续成立了机器人实验室，由此机器人技术得到了长久的发展。本文设计的机器人实际上就是一种利用视觉传感器自动移动的机器装置，由视觉传感器采集图像，送至上位机分析，实现路径识别，采用单片机控制直流无刷电机实现对小车速度的控制，达到运动要求。1.2课题的现实意义对智能机器人的研究有着广泛的现实意义，概括地说可以有三点：1.智能机器人技术是一门综合性很强的技术。对移动机器人的设计包括机械结构、传感器、运动学方程、控制系统、路径规划以及各种算法的分析与设计。因此移动机器人的研究涉及到的学科包括：机械加工技术、传感器技术、信息处理技术、通信技术、自动控制技术、电子技术、机器视觉技术、图像处理技术、网络技术以及计算机技术等等，所以移动机器人技术的发展使得各门科学技术都得到了长远的进步与发展，是科学技术不断发展的有力途径和工具。2.智能机器人有着广泛的应用前景，可以说它几乎渗透到了人类社会所有的领域。可以预见在未来的人类社会里，移动机器人将会出现在我们生活中的每一个角落，成为时代发展的主流。随着人们生活水平的提高，人类对机器人的功能也提出了更高的要求，越来越多的移动机器人已经走入了我们的生活，在家里，服务型的室内机器人可以从事清洁卫生、园艺、垃圾处理、家庭护理与服务等作业；在医院，移动机器人可以从事手术、化验、助残、导盲、运输、康复及病人护理等作业；在商场和旅游中，导购机器人、导游机器人和表演机器人都使得人类生活变得丰富多彩。因此移动机器人已经成为未来社会非常有潜力的产业，谁可以掌握室内移动机器人的关键技术，谁就可以引领世界的潮流。3.机器人的发展是一个国家高科技水平和工业自动化程度的重要体现。它实现了工业的完全自动化，从机械加工到零件的装配，甚至连工艺的设计都由工业机器人完成。机器人带动了工业技术的革新，社会的发展以及其他领域的革命。当今社会，机器人正代替人发挥着日益重要的作用，不断地改变着人类的生活方式，因此完全可以说机器人技术的发展带动了整个人类社会的发展。综上所述，我国对移动机器人的研究面临着很大的挑战，必须加大对机器人的开发与应用才能走在时代的前列。1.3智能机器人的发展1.3.1智能机器人的定义自机器人问世以来，人们就很难对机器人下一个准确的定义，欧美国家认为机器人应该是“由计算机控制的通过编程具有可以变更的多功能的自动机械”；日本学者认为“机器人就是任何高级的自动机械”；我国科学家对机器人的定义是：“机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。”目前国际上对机器人的概念已经渐趋一致，联合国标准化组织采纳了美国机器人协会于1979年给机器人下的定义：“一种可编程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机；或是为了执行不同的任务而具有可改变和可编程动作的专门系统。”概括说来，机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。1.3.2智能机器人的研究可以追溯到20世纪60年代，在1966至1972年间,美国斯坦福研究院的和Charles等人研制的机器人，身高1.5米1970年前苏联月球17号探测器把世界第一个无人驾驶的月球车送去月球，月球车行驶0.5公里，考察了8万平方米的月面。后来的月球车行驶37公里，向地球发回88幅月面全景图。在同一时代，美国喷气推进实验室也研制了月球车(Lunarrover),应用于行星探测的研究。采用了摄像机，激光测距仪以及触觉传感器。机器人能够把环境区分为可通行、不可通行以及未知等类型区域。1973年到1979年，斯坦福大学人工智能实验室研制了CART移动机器人，CART可以自主地在办公室环境运行。CART每移动1米，就停下来通过摄像机的图片对环境进行分析，规划下一步的运行路径。由于当时计算机性能的限制，CART每一次规划都需要耗时约15分钟。CMURover由卡耐基梅隆大学机器人学研究所在1981年开始研制，它具有12由于计算机的运行速度、传感器感知能力的限制，这些移动机器人的实时控制性能不佳。每自主前进一步都需要停下来花费大量的时间进行计算，因此在实际应用中通常采取遥控的方式。进入20世纪90年代，随着计算机技术的飞速发展，机器人的感知、决策能力也获得了长足的进步。到了1994年，卡耐基梅隆大学机器人学研究所开发了DanteII，这是一个8足的移动机器人fill。在1994年4月，该机器人通过卫星通讯与Internet相连，通过网络由NASA的研究组、卡耐基梅隆大学以及阿拉斯加火山观测所的科研人员控制Dante进行阿拉斯加火山口观测，并收集了火山口喷出的气体样本。1.3.3国内有关移动机器人研究的起步较晚，“八五”期间研制了ATB-1，即军用智能机器人平台，由浙江大学、国防科技大学、清华大学、北京理工大学、南京理工大学联合研制。“九五”期间又研制了军用“智能机器人平台2号，道路自主驾驶的最高速度为74Km/h。在国家“十五”863计划中，展开了一系列的有关智能机器人方面的研究。在危险环境下作业移动机器人、基于复合结构的非结构环境应用的移动机器人、高机动性越障机器人、多足仿生机器人、仿人形机器人等研究项目取得了众多的成果。国防科技大学、哈尔滨工业大学、清华大学、中国科技大学、中科院自动化研究所、沈阳自动化研究所等正在开展有关月球探测自主机器人的相关研究。在863专项支持下，清华大学开发了多功能室外智能移动机器人实验平台、上海交通大学研制了移动机构试验平台以及Frontier-ITM等。211AMCTB采用了关节轮式移动结构，具有较强的越障能力。Frontier-ITM自主移动机器人作为中国大学的参赛队首次参加了Robocop中型组比赛。CASIA-1是中科院自动化所研制的集多种传感器、视觉、语音识别与会话功能于一体的智能移动机器人。沈阳自动化所研制的自行输送小车已投入生产现场，此外还研制了“多功能排险防暴机器人”和“蛇形机器人”。2003年国防科技大学贺汉根教授主持研制的无人驾驶车采用了四层递阶控制体系结构以及机器学习[等智能控制算法，在高速公路上达到了130Km/h的稳定时速，最高时速170Km/h，而且具备了自主超车功能，这些技术指标均处于世界领先的地位。这一系列的成就推动了我国移动机器人技术的发展，缩短了与国外先进水平的差距，而且在某些领域也取得了国际领先的成果，己经成为我国机器人应用的一个突出领域。2视觉移动机器人方案的确定2.1设计任务概述此处省略

NNNNNNNNNNNN字。如需要完整说明书和设计图纸等.请联系

扣扣：九七一九二零八零零另提供全套机械毕业设计下载！该论文已经通过答辩方案3直流减速电机转动力矩大，体积小，重量轻，装配简单，使用方便，小车内部装有减速齿轮组，所以并不需要考虑调速功能，很方便的就可以实现通过单片机对直流减速电机前进、后退、停止等操作。而且无刷直流电机采用方波电流供电，所用电机的转矩/体积比更高。无刷直流电机结构更简单、制造成本更低。无刷直流电机产生方波电压和电流的变频器比产生正弦波电压和电流的变频器简单，选用无刷直流电机更好。最终方案：本次设计使用直流无刷电机。2.2.2运动方式的选择方案1：轮式机构方案2：履带式结构优缺点的比较：方案1轮式结构是一个马达作为动力，通过变速箱驱动后轮；另一个马达转动导向轮来决定行驶方向。优点是在直道行驶速度较快、方向和速度相互独立。缺点为转弯半径大、驱动轮易打滑、导向轮方向不易精确控制。方案2履带结构是两个电机分别驱动两条履带。优点是可以在原地转动；在不平的路面上性能稳定，牵引力大。缺点为速度慢、速度和方向不能单独控制摩擦力很大；能量损耗大，机械结构复杂。最终方案：履带结构能适应更为复杂的环境，本次设计选用履带式结构2.2.3电源的论证与选择方案1：采用7.2V可充电动力电池组。方案2：采用12V蓄电池为直流电机供电。优缺点的比较：方案1采用7.2V可充电动力电池组。动力电池组具有较强的电流驱动能力及稳定的电压输出性能，经测试在用此种供电方式下，单片机和传感器工作稳定，直流电机工作良好，且电池体积较小、可以充电、能够重复利用等，能够满足系统的要求。方案2采用12V蓄电池为直流电机供电，将12V电压降压、稳压后给单片机系统和其它芯片供电。蓄电池具有较强的电流驱动能力以及稳定的电压输出性能。但是蓄电池的体积过于庞大，由于我们的车体在设计时空间有限，在小型电动车上使用极为不方便，因此我们放弃此方案。经过比较，本次设计使用方案1。2.2.4传动方式的选择方案1：带传动方案2：齿轮传动优缺点的比较：方案1带传动是利用张紧在带轮上的柔性带进行运动或动力传递的一种机械传动。根据传动原理的不同，有靠带与带轮间的摩擦力传动的摩擦型带传动，也有靠带与带轮上的齿相互啮合传动的同步带传动带传动具有结构简单、传动平稳，且其造价低廉、不需润滑、维护容易等特点。方案2齿轮传动是利用两齿轮的轮齿相互啮合传递动力和运动的机械传动。按齿轮轴线的相对位置分平行轴圆柱齿轮传动、相交轴圆锥齿轮传动和交错轴螺旋齿轮传动。具有结构紧凑、效率高、寿命长等特点。2.2.5传感器的选择方案一：使用红外传感器导航任何物质，只要它本身具有一定的温度（高于绝对零度），都能辐射红外线。红外线传感器是利用红外线的物理性质来进行测量的传感器，红外线传感器测量时不与被测物体直接接触，因而不存在摩擦，并且有灵敏度高，响应快等优点。但是红外传感器在测距和探障过程中易受可见光的影响，特别在一些光线较强以及环境温度基本一样的条件下，其性能下降迅速，此外，使用红外传感器还需预先设定好轨迹，不宜于移动机器人的自主移动。方案二：使用超声波传感器导航使用超声波传感器导航超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。超声波传感器应用起来原理简单，也很方便，成本也很低。但是目前的超声波传感器都有一些缺点，比如，反射问题，噪音，交叉问题。方案三使用视觉传感器导航视觉传感器具有从一整幅图像捕获光线的数以千计的像素的能力，它主要部件就是照相机或摄像机，在捕获图像之后，视觉传感器将其与内存中存储的基准图像进行比较，以做出分析。视觉传感器通常因其精确性、易用性、丰富功能及合理成本而成为最佳选择。2.2.6最终方案：基于视觉的移动机器人实用履带式结构，采用7.2V可充电动力电池组，使用直流无刷电机作为机器人的动力源，利用视觉传感器采集图像，通过单片机控制直流电机可以实现小车的前进，后退以及转向等功能。2.3视觉移动机器人控制系统设计方案2.3.1控制系统的选择PLC(ProgrammablelogicController)，可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，由CPU、储存器、电源构成。单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。PLC和单片机虽然都是控制器，广泛的应用在控制系统中，但是它们依然具有不同，他们的区别为：1.PLC大部分用在较大型的设备上。因为其价格较高，一般都是附加值较高的自动控制系统才会考虑。PLC的特点：可靠性高，抗干扰能力强；硬件配套齐全，功能完善，适用性强；易学易用，深受工程技术人员欢迎；系统的设计、安装、调试工作量小，维护方便，容易改造；体积小，重量轻，能耗低。2.单片机控制单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、为学习、应用和开发提供了便利条件，同时单片机的成本比PLC略微低廉，综合考虑本次设计选择单片机控制。单片机有8位，16位，32位等，这里的位指单片机CPU每次处理能力,8位是指单片机一次可以计算8位数据,16位是指单片机一次可以计算16位数据,依次类推，在此次设计中用8位单片机完全可以完成对机器人的控制，另考虑经济等方面，本次设计选择8位单片机.2.3.2控制器的软件设计在归纳了移动机器人各种运动行为的基础上，我们总结了机器人的如下运动方式:1.启动:两个电机启动。2停止:两个电机停止转动。3.加速:两个电机同时在现有速度基础上增加一个数量级，实现加速。4.减速:两个电机同时在现有速度基础上减小一个数量级，实现减速。5.转弯:改变一个电机的转向，完成转弯后作直线运动。6.直线运动:两个电机以相同的速度和转向运动。这些运动覆盖了差动轮式移动系统的所有基本动作，通过一系列电机控制的组合就可以灵活地控制机器人完成它所能够做到的任何动作。当移动机器人需要做出某种动作时，车载机只须将期望动作翻译为一个电机指令序列，发布给运动控制器，运动控制器就可以按部就班地控制机器人予以完成。2.4移动机器人的视觉系统设计方案机器人的视觉系统一般包括硬件与软件两个部分,前者是系统的基础,后者主要包括实现图像处理的基本算法以及一些实现人机交互的接口程序.基于计算机视觉的移动机器人导航实验系统的硬件部分由计算机、摄像头、机器人地盘组成。软件分为两部分，即图像处理和机器人运动控制。基于视觉导航的原始输入图像是连续的数字视频图像。系统工作时，图像预处理模块首先对原始的输入图像进行缩小、边缘检测、等预处理。其次利用计算机计算并提取出对机器人有用的路径信息。最后，运动控制模块根据识别的路径信息，调用直行或转弯功能模块使机器人做相应的移动。图2-1视觉系统流程图在本次设计中，采用的是用摄像头实时的采集图像信息，经过上位机的内部处理，通过单片机控制电机来实现运动要求。3视觉移动机器人方案的确定3.1电动机的确定从机器人是实际运动出发考虑，机器人的速度不能太快，否则会造成控制部分来不及处理和发送信号，电机不能及时做出反应，机器人在行进的过程中不能实现避障功能，碰撞到障碍物而损坏的情况。因此，机器人的移动速度定为V=0.5M/S.按工作要求和条件，选用直流无刷电机，电压12V.3.1.1电动机功率的选择减速器输出轴的转速n=100rpm,驱动轮直径D=100mm,=0.523m/s(3-1)机器人的设计负重为30公斤，动摩擦因数为0.3，F=45N,T=2.25N/m，考虑到机器人会携带上位机等设备，所以取T=3N/m，(3-2)传动装置的总传动比：(3-3)（式中分别为联轴器、滚动轴承、圆锥齿轮传动、圆柱齿轮传动和驱动轮的效率。）取，，其中齿轮精度为8级。则：电动机所需功率：(3-4)所以取电动机功率为40W。3.1.2电动机转速的选择同一类型、功率相同的电动机有多种转速。如果选用转速高的电动机，其尺寸和重量小、价格较低，但会使传动装置的总传动比、结构尺寸和重量增加。选用转速低的电动机则情况相反。因此，应综合考虑电动机及传动装置的尺寸、重量、价格，分析比较，选出合适的电动机转速。一般选用同步转速为1500r/min或1000r/min的电动机。本次设计选用的电动机转速为1500r/min，额定功率为40W根据设计要求电动机所需转矩和转速查手册.表3.1电机参数电动机型号额定功率W额定转速（r/min）总传动比FBL-60K03151RS40150015图3-1电机外形尺寸3.2圆锥圆柱减速器的设计机器通常由原动机、传动装置、和工作机等三部分组成。传动装置位于原动机和工作机之间，用来传递运动和动力，并可以改变转速、转矩的大小或运动形式，以适应工作机功能的要求。传动装置的设计对整台机器的性能、尺寸、重量和成本有很大的影响，因此应当合理的以定传动方案。3.2.1传动方案的选择本次机器人设计中，采用的减速器结构如下图所示：1电动机2联轴器3减速器图3-2传动方案示意图减速器为展开式圆锥——圆柱齿轮的二级传动，轴承选用深沟球轴承，联轴器选用凸缘联轴器。传动装置总传动比=15对于圆锥-圆柱齿轮减速器，为使大圆锥齿轮直径不致过大，高速级圆锥齿轮传动比可取，且，此处为减速器总传动比。因此有，；传动装置的运动和动力参数如下表：表1.1设计参数电动机轴1轴2轴3轴工作轴转速（r/min）15001500500100100功率p（w）4038.837.335.835.4转矩T（N）0.2540.2470.7113.4153.389传动比i1351效率10.9650.9650.9753.2.2传动零件的设计计算圆锥齿轮传动的设计计算已知输入功率(3-5)小齿轮的转速，大齿轮的转速;传动比i=3，有电动机驱动，工作寿命为2.4×10小时，平稳。1．选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数（1）按传动方案，选用直齿圆锥齿轮传动，齿形制JB110-60,齿形角，齿顶高系数好h=1，顶隙系数c，不变位。（2）机器人为一般机器，速度不高，故选用8级精度。（3）材料选择，小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS,两者材料硬度相差40HBS。（4）选小齿轮的齿数z，则大齿轮齿数为692．按齿面接触疲劳强度设计公式(3-6)（1）确定公式内的各数值1）查的材料弹性影响系数。2）按齿面的硬度查的小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳强度极限。3）计算应力循环次数小齿轮：N(3-7)大齿轮：(3-8)4）查的接触疲劳寿命系数5)计算接触疲劳许用应力=0.93*600MPa=558MPa(3-9)=0.97*550MPa=533.5MPa(3-10)6)试选查得(3-11)所以(3-12)7)8）（2）计算1）试算小齿轮的分度圆直径，带入[]中的较小值得2）计算圆周速度(3-13)3）计算载荷系数根据V=1.07m/s，8级精度，查得，所以(3-14)4)按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径：(3-15)取直径为14mm5）技术模数mm(3-16)3.按齿根弯曲疲劳强度设计公式(3-17)确定公式内的各计算值查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲疲劳强度极限。查得弯曲疲劳寿命系数，3)计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4，则，(3-18)4)载荷系数K=2.315）节圆锥角(3-19)6）当量齿数(3-20)7）查取齿形系数8）查取应力校正系数9）计算大小齿轮的，并加以比较0.014540.01648大齿轮的数值大4设计计算综合分析考虑，取m=0.5mm，，（1）几何尺寸计算1）计算大端分度圆直径2）计算节锥顶距(3-21)3）节圆锥角4）大端齿顶圆直径(3-22)5)、齿宽(3-23)取圆柱齿轮传动的设计计算设计参数1、选定齿轮类型、精度等级、材料和齿数（1）二级变速装置选用直齿圆柱齿轮（2）机器速度不高、选用8级精度（3）选材：小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS,两者材料硬度相差40HBS。（4）选小齿轮齿数z，大齿轮齿数z2、按齿面接触强度设计(3-24)(1)确定公式内的各项参数值 1)试选载荷系数 2）转矩(3-25)3)计算应力循环次数(3-26)4）选取齿宽系数5）查的材料的弹性影响系数Z6）查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲疲劳强度极限。7)由图9-35查表的接触疲劳寿命系数K8)计算接触疲劳许用应力取安全系数(3-27)（2）计算齿轮参数1)求小齿轮分度圆直径,代入中较小的值 2)圆周速度 (3-28)3)计算齿宽 (3-29)4)(3-30) (3-31)(3-32) 5)计算载荷系数 根据v=0.32m/s,8级精度,由图9-31得动载荷系数 直齿轮,假设,由表9-8查得由表9-7查得使用系数,由表9-9查得,由表9-32查得(3-33)6)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径,(3-34)7)计算模数m(3-35)3.按齿根抗弯强度设计(3-36)(1)确定公式内的各项参数数值1)查图得大小齿轮的疲劳极限： 2)查得抗弯疲劳寿命系数:; 3)取抗弯疲劳安全系数，所以 [](3-37)[] 4)计算载荷系数 (3-38)5)查的齿形系数6)查取应力校正系数7)计算大,小齿轮的并加以比较大齿轮的数值大(2)设计计算对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的模数m略大于由齿根弯疲劳强度计算的模数,由于齿轮模数m的大小取决于抗弯强度所决定的承载能力,而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力,仅与齿轮直径有关,可取由抗弯强度算得的模数1.40,并就近圆为标准值,按接触强度算得的分度直径,由此可得。4.几何尺寸计算1)计算分度圆直径(3-39)2)计算中心距(3-40)3)计算齿轮宽度(3-41)圆整,取数据整理齿轮类型：1．直齿圆锥齿轮（齿形角，齿顶高系数好h=1，顶隙系数c，不变位）精度8级，小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS,两者材料硬度相差40HBS。大端分度圆直径：节锥顶距节圆锥角大端齿顶圆直径齿数，模数m=0.52.直齿圆柱齿轮精度8级，小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS,大齿轮材料45钢（调质），硬度为240HBS,两者材料硬度相差40HBS。分度圆直径d中心距a=36mm齿宽b齿数小齿轮24，大齿轮120模数m=0.5mm轴的设计轴是减速器的主要零件之一，轴的结构决定轴上零件的位置和有关尺寸。按弯扭合成强度条件初步计算轴的各段直径，轴计算载面的直径为(3-42)式中—轴计算载面上的弯矩，N·mm;

—轴计算载面上的转矩，N·mm;

—将转矩折合成当量弯矩的折算系数力

当所在计算载面轴段开有键槽时，由上式算得的直径应增大3%～5%（开一个键槽）或7%～10%（开两个键槽），然后圆整为标准直径。通过如果减速器输入轴通过联轴器与电动机轴相联接，则外伸段轴径与电动机轴径不得相差很大，否则难以选择合适的联轴器，也就是说，减速器输入轴轴端直径和电动机轴直径必须在所选取联轴器毂孔最大与最小直径允许范围内。为此，可取减速器输入轴轴端直径：

mm(3-43)

式中—减速器输入轴轴端直径，mm；

—电动机轴直径，mm。减速器传动中心距为已知，可取减速器从动轴危险截面直径

式中—减速器从动轴危险截面直径，mm；

a—该级传动的中心距，mm。

确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢，调质处理。根据表15-3，取A,于是得3.11mm4.35mm7.35mm取，，。3.2.将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少摩擦损失的一种精密的机械元件，叫滚动轴承（rollingbearing）。

滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成。

内圈的作用是与轴相配合并与轴一起旋转；外圈作用是与轴承座相配合，起支撑作用；滚动体是借助于保持架均匀的将滚动体分布在内圈和外圈之间，其形状大小和数量直接影响着滚动轴承的使用性能和寿命；保持架能使滚动体均匀分布，防止滚动体脱落，引导滚动体旋转起润滑作用。球轴承适于承受轻载荷，滚子轴承适于承受重载荷及冲击载荷。当滚动轴承受纯轴向载荷时，一般选用推力轴承；当滚动轴承受纯径向载荷时，一般选用深沟球轴承或短圆柱滚子轴承；当滚动轴承受纯径向载荷的同时，还有不大的轴向载荷时，可选用深沟球轴承、角接触球轴承、圆锥滚子轴承及调心球或调心滚子轴承；当轴向载荷较大时，可选用接触角较大的角接触球轴承及圆锥滚子轴承，或者选用向心轴承和推力轴承组合在一起，这在极高轴向载荷或特别要求有较大轴向刚性时尤为适宜。根据机器人的要求及经济实惠的原则，本次设计选择深沟球轴承和角接触球轴承3.2.无弹性元件的挠性联轴器这类联轴器因具有挠性，故可补偿两轴的相对位移。但因无弹性元件，故不能缓冲减振。常用的有以下几种：（1）凸缘联轴器采用铰制孔用螺栓联接，并靠铰制孔(对应铰制孔螺栓)螺栓来对中,依靠螺栓的抗剪切能力传递扭矩。（2）十字滑块联轴器十字滑块联轴器属于挠性联轴器；由两个端面上开有凹型槽的半联轴器和两面带有凸牙的中间盘组成。凸牙可在凹槽中滑动，可以补偿安装及运转时两轴间的相对位移。一般运用于转速n小于250r/min,轴的刚度较大，无剧烈冲击处。（3）滑块联轴器滑块联轴器是由两个带凹槽的半联轴器和一个方形滑块组成，滑块材料通常为夹布铰木制成。由于中间滑块的质量较小，具有弹性，可应用于较高的转速。结构简单、紧凑、适用于小功率、高转速而无剧烈冲击处。（4）齿式联轴器齿形联轴器由两个带有内齿及凸缘的外套和两个带有外齿的内套筒组成。依靠内外齿相啮合传递扭矩。齿轮的齿廓曲线为渐开线，啮合角为20°。这类联轴器能传递很大的转矩，并允许有较大的偏移量，安装精度要求不高，常用于重型机械中。有弹性元件的挠性联轴器这类联轴器因装有弹性元件，不仅可以补偿两轴间的相对位移，而且具有缓冲减振的能力。弹性元件所能储蓄的能量越多，则联轴器的缓冲能力愈强；弹性元件的弹性滞后性能与弹性变形时零件间的摩擦功愈大、则联轴器的减振能力愈好。这类联轴器目前应用很广，品种亦愈来愈多。常见的有以下几类：（1）弹性套柱销联轴器这种联轴器的构造与凸缘联轴器相似，只是用套有弹性套的柱销代替了联接螺栓。因为通过蛹状常用耐油橡胶，以提高其弹性。半联轴器与轴的配合孔可做成圆柱形或圆锥形。（2）轮胎联轴器轮胎联轴器用橡胶或橡胶织物制成轮胎状的弹性元件，两端用压板及螺钉分别压在两个半联轴器上。这种联轴器富有弹性，具有良好的消振能力，能有效地降低动载荷和补偿较大的轴向位移，而且绝缘性能好，运转时无噪声。缺点是径向尺寸较大；当转矩较大时，会因过大扭转变形而产生附加轴向载荷。为了便于装配，有时将轮胎开出径向切口，但这时承载能力要显著降低。（3）梅花形弹性联轴器这种联轴器结构形式及工作原理与星形弹性联轴器相似，但半联轴器与轴配合的孔可做成圆柱形或圆锥形，并以梅花形弹性件取代星形弹性件。弹性件可根据使用要求选用不同硬度的聚氨酯橡胶、铸型尼龙等材料制造。工作温度范围为-35～+80°C，短时工作温度可达100°C，传递的公称转矩为16～25000Nm在本次设计中，考虑到满足使用要求，从经济性上考虑，决定选用凸缘联轴器。4视觉移动机器人控制系统设计4.1机器人电子元件的选型4.1.1单片机PIC16F877单片机是将中央处理器（CPU）、随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、定时器芯片和一些输入输出接口电路集成的一个芯片上的微控制器。中央处理器是单片机的核心，它包括运算器、控制器和寄存器3个主要部分。存储器按工作方式可分为、随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。RAM可以随机地被CPU读写，断电后存储的内容消失；ROM种的信息只能读不能写。输入输出接口是单片机的重要组成部分。程序、数据以及外部的所有信息都是通过单片机的I/O端口读入单片机的。单片机计算的所有结果也都通过I/O输出到显示部分或者控制外部其他执行机构。PIC16F877芯片上集成有：（1）端口RA模块：是一个只有6条引脚的输入/输出可编程的端口。（2）端口RB模块：是一个具有8条引脚的输入/输出可编程的端口。（3）端口RC模块：是一个具有8条引脚的输入/输出可编程的端口。（4）端口RD模块：是一个具有8条引脚的输入/输出可编程的端口。（5）端口RE模块：是一个具有3条引脚的输入/输出可编程的端口。（6）定时器TMR0模块：是一个8位宽的可编程的定时器，也可作为计数器使用。（7）定时器TMR1模块：是一个16位宽的可编程的定时器，也可作为计数器使用，并且可以与捕捉/比较/脉宽调制CCP模块配合实现捕捉和比较功能。（8）定时器TMR2模块：是一个8位宽的可编程的定时器，也可作为计数器使用，并且可以与捕捉/比较/脉宽调制CCP模块配合实现捕捉和比较功能。（9）EEPROM数据存储模块：是256×8的电可擦写的存储器，储存的内容掉电也不会丢失。（10）A/D转换器模块：具有8个输入通道和10位分辨率的模数转换器，用来将外部的各种模拟物理量变换为便于单片机内部处理的数字量。（11）捕捉/比较/脉宽调制CCP1和CCP2模块：PIC16F877片内包含两个几乎完全相同的CCP模块，与TMR1和TMR2配合可以实现输入捕捉、输出比较和卖出调制输出功能。输入捕捉功能可以用于测量信号周期、频率、脉冲等；输出比较功能可以用于生产宽度不同的正负方波脉冲信号，以驱动可控硅、续电器等；脉宽调制输出功能用来产生周期和脉冲可调的周期性方波信号，以驱动可驱动可控硅、步进电机等。（12）通用同步/异步发生器USART模块：用于实现二线式串行通信，可以定义为两种工作方式，即全双工异步方式和半双工同步方式。（13）主同步串行端口MSSP模块：具有SPI和IC两种工作模式，用来与具有SPI和IC串行端口的外接器件或者其他单片机进行通信。（14）并行从动端口PSP模块：可以用来与其他具有开放总线的单片机、数字信号处理器或微处理器的并行数据连接，进行高速的数据传输和交换。引脚的基本功能：OSC1（13引脚）：时钟振荡器输入端，也是晶振连接端。OSC2（14引脚）：时钟振荡器输出端，也是晶振连接端。MCLR（1引脚）：人工复位输入端。RA0～RA5（27引脚）：RA是一个输入/输出可编程的双向5线端口。RB0～RB7（33～40引脚）：RB是一个输入/输出可编程的双向端口，作为输入时内部有可编程的弱上位电路。RC0～RC7（15～18，23～26引脚）：RC是一个输入/输出可编程的双向端口。RD0～RD7（19～22，27～30引脚）：RD是一个输入/输出可编程的双向端口。RE0～RE2（8～10引脚）：RE是一个输入/输出可编程的双向3线端口。VSS（12，31引脚）：接地端。VDD（11，32引脚）：正电源端。4.1.2直流无刷电机无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。无刷电机是指无电刷和换向器(或集电环)的电机，又称无换向器电机。早在上世纪诞生电机的时候，产生的实用性电机就是无刷形式，即交流鼠笼式异步电动机，这种电动机得到了广泛的应用。但是，异步电动机有许多无法克服的缺陷，以致电机技术发展缓慢。本世纪中叶诞生了晶体管，因而采用晶体管换向电路代替电刷与换向器的直流无刷电机就应运而生了。这种新型无刷电机称为电子换向式直流电机，它克服了第一代无刷电机的缺陷。无刷直流电机（BLDCM）是在有刷直流电动机的基础上发展来的，但它的驱动电流是不折不扣的交流；无刷直流电机又可以分为无刷速率电机和无刷力矩电机。一般地，无刷电机的驱动电流有两种，一种是梯形波（一般是“方波”），另一种是正弦波。有时候把前一种叫直流无刷电机，后一种叫交流伺服电机，确切地讲是交流伺服电动机的一种。无刷直流电机为了减少转动惯量，通常采用“细长”的结构。无刷直流电机在重量和体积上要比有刷直流电机小的多，相应的转动惯量可以减少40％—50％左右。由于永磁材料的加工问题，致使无刷直流电机一般的容量都在100kW以下。这种电动机的机械特性和调节特性的线性度好，调速范围广，寿命长，维护方便噪声小，不存在因电刷而引起的一系列问题，所以这种电动机在控制系统中有很大的应用潜力。5移动机器人的图像处理技术机器视觉系统是智能机器人的重要标志，机器人视觉系统模仿了人的视觉感知能力，允许对环境做非接触式的测量。增加了视觉系统的机器人，其自主和自适应能力可以大大提高。目前，机器视觉系统在图像处理方面多采用封装式图像处理方法，把图像传感与处理分成独立的两个部分。系统通过图像传感器获取图像并传入计算机，由计算机完成图像处理任务。本设计中，机器人视觉导航中的图像处理技术包括：视频图像的采集、图像的预处理、边缘特征的提取以及直线的拟合算法等等。本章从各个方面对这些图像处理技术进行了分析和比较，提出最优的图像处理方法，保证机器人在导航中能够有效、准确、实时地为视觉算法提供特征信息，并根据这些特征信息实现机器人的自主移动。5.1图像的采集所谓图像采集是指机器人视觉系统获取数字视频图像的过程,目前用于获取图像的视觉传感器主要有CCD和CMOS两种，它们都是通过接受外界的激励而产生响应，然后把模拟的响应转换为电信号，从而获取客观世界的图像。CCD与CMOS传感器是被普遍采用的两种图像传感器，两者都是利用感光二极管(photodiode)进行光电转换，将图像转换为数字数据，而其主要差异是数字数据传送的方式不同。CCD传感器中每一行中每一个象素的电荷数据都会依次传送到下一个像素中，由最底端部分输出，再经由传感器边缘的放大器进行放大输出；而在CMOS传感器中，每个象素都会邻接一个放大器及A/D转换电路，用类似内存电路的方式将数据输出。CMOS传感器的图像采集方式为主动式，感光二极管所产生的电荷会直接由晶体管放大输出，但CCD传感器为被动式采集，需外加电压让每个象素中的电荷移动，而此外加电压通常需要达到12-18V；因此，CCD传感器除了在电源管理电路设计上的难度更高之外(需外加powerIC)，高驱动电压更使其功耗远高于CMOS传感器的水平。CCD传感器在灵敏度、分辨率、噪声控制等方面都优于CMOS传感器，而CMOS传感器则具有低成本、低功耗、以及高整合度的特点。。由于在本次设计中道路信息比较简单，只有黑白两种颜色，因此选用了一款市场上非常常见的型号为203CA的CMOS摄像头。5.2图像的预处理5.2.1彩色图像灰度化机器人可以直接从视觉设备中采集数字图像，但是多数图像都是彩色图像。虽然这种彩色图像包含着大量的有用信息，但是在实现图像的边缘直线提取时，需要处理的彩色图像不仅存储量大，而且由于在处理的过程中需要计算三个不同的分量，所以处理速度相当缓慢。因此，在实际的应用当中，常把彩色图像转化为灰度图像，也就是所谓的彩色图像灰度化。彩色图像灰度化实际上是将三通道的图像信息处理成为单通道图像的数据处理过程。在灰度图像中，每个像素点只需要一个字节就可以存放一个灰度值，灰度值的范围为0到255，灰度级数为256级，所以存储量和计算量都不是很大。彩色图像转化为灰度图像的公式如下所示：f(x,y)=0.30×R+0.59×G+0.11×B（5.1）其中：RGB表示彩色图像的三个不同分量,f(x,y)为得到的灰度图像的灰度值5.2.2灰度图像的平滑处理图像的平滑处理主要的目的是去除图像中的噪音，有目的地突出或者抑制图像中的整体或局部特性，改善图像的“视觉效果”，使处理后的图像更加适用于某种特定的应用场合，为图像特征信息的提取以及其他的图像分析奠定良好的基础。图像中的噪音是在信息处理中应该去除的干扰信息，它一般都是高频信号，噪音会导致图像质量的恶化、信息的模糊以及找不到有效的图像特征等等，从而给图像的分析带来困难。因此对图像进行平滑处理是图像边缘提取的一个重要步骤。值得注意的是在去除噪音的同时，平滑处理还会损坏图像的边缘特征，所以使用平滑处理时要充分考虑噪音的特征，选择最优的平滑处理方法。目前的图像平滑处理方法主要有邻域平均法和中值滤波法两种：1）邻域平均法是一种典型的线性低通滤波器，该方法主要是通过利用平滑模板对图像进行卷积运算，从而达到去除噪音的，它将某一像素点包含在内所有邻域像素点加权求平均，然后把这个平均值作为该点最后的像素值，从而滤掉图像中的高频信号。其模板的设计原则一般是：模板的大小都为奇数，每一个模板前面的系数都等于模板所有值的和的倒数。其中最常用的平滑模板有3×3模板、5×5模板和高斯模板，其具体形式依次如下所示：2）中值滤波是一种典型的非线性低通滤波器，其方法是把以某像素点为中心的所有邻域点的像素灰度值，按照从大到小的顺序排列，然后将中间值作为该像素点灰度值的方法，如果像素点的个数是偶数时，则取两个中间值的平均作为该像素的灰度值。可以说中值滤波是一种使得图像上某一位置的灰度值更加接近邻域值的方法。在以上两种方法中，3×3模板、5×5模板都是简单的求平均方法，所以平滑处理后的图像会有明显的模糊糊，所以一般在室内导航中这样的模板很少被使用。中值滤波，虽然很容易去除孤立点，在去除噪音的同时，也可以比较好地保留边的锐度和图像的细节，但对高斯噪声的处理效果不佳。而且当模板范围内噪声点的个数大于其模板内像素总数的一半时，中值滤波去除噪音的效果会明显下降。而对于高斯模板，我们可以看出它是利用不同的系数乘以像素，从权值上看，中间的权值要比周围的大，也就是说离模板中心近的像素要比远的像素更加重要。这样做的好处是可以减少由于平滑处理而出现的模糊，对于高斯噪音有很好的处理效果，并且在去除噪音的同时很好的保护了边缘信息。由于室内环境中的噪音多是高斯分布的，所以应用高斯滤波的平滑处理方法不仅去除了图像的高斯噪音，使图像变得平滑，而且很好的保留了图像的边缘信息。5.2.图像二值化的目的是将图像一分为二，即将图像划分为物体和背景两个部分。本系统中原始输入图像为0.587RGB格式图像，采用直接对每个像素点进行阈值分割的方法即可达到对图像实现二值化的目的。由于HSL颜色模型中亮度L分量与图像的颜色信息无关，而与颜色信息有关的色调H(表征颜色的种类)和饱和度S分量(表征颜色的深浅程度)对外界光照条件的变化敏感程度低。机器人在移动和旋转时会引起光的亮度变化，RGB颜色模型对光的亮度鲁棒性较差，所以在进行图像二值化时应该先将RGB颜色模型转换为具有较强光亮不变性的HSL颜色模型。RGB颜色空间变换到HSL颜色空间的变换公式如下：L=0.299R+0.587G+0.114B(5-2)V=(G-B)(5-3)V=2R-G-B(5-4)H=256arctan(5-5)S=(5-6)选取色调H作为路径识别时的主参数。同时，考虑到实际当RGB值较小，即亮度L较小时，H值会趋向于不确定的情况，选取亮度L作为辅助识别参数。算法为：H<H<H且L>L(5-7)其中，Hmin、Hmax为某种颜色色调分量的最小阈值和最大阈值；Lmin为亮度的最小阈值。5.2.4颜色模型转换机器人从视觉传感器中得到的视频图像一般都是模型下的颜色分布。由于它对于灯光的影响过于敏感，所以一般情况下，都是将原始图像转换到模型空间中。模型采用的是更加直观的色彩描述方法,由色度,饱和度,亮度三个分量组成,其中色度表示不同的颜色,饱和度表示颜色的深浅,亮度表示颜色的明暗程度。它符合人眼对颜色的感觉模式，并且颜色模型中的三个坐标是独立的,非常有利于计算和分析。颜色模型是三维直角坐标颜色系统中的一个单位正方体，在正方体的主对角线上，各原色的量相等，产生由暗到亮的白色，即灰度。坐标点,,表示的颜色为黑，坐标点,,表示的颜色为白，其余的角点位置分别表示红、黄、绿、青、蓝和品红。而在颜色模型中，每一种颜色和它的补色相差180度,圆锥的顶面对应于，它包含模型中的，，三个平面，故所代表的颜色较亮。色度是由绕轴的旋转角确定的。红色对应于0，绿色对应于120，蓝色对应于240。在圆锥的顶点处，和无定义，代表黑色。圆锥的顶面中心处,，无定义，代表白色。，只需对分量进行处理。有效的减少了由于灯光强度不均引起的影响，而且计算量相对要小。结论本次基于视觉的机器人设计，采用履带式结构，7.2V可充电动力电池组，使用直流无刷电机作为机器人的动力源，利用视觉传感器采集图像，通过单片机控制直流电机可以实现小车的前进，后退以及转向等功能。整个设计简单明了，无需存储器扩展和其他可编程器的配合，搭建费用低，可以方便的操作使用。设计的机器人可用来进行足球比赛以供娱乐，亦可用于军事排爆，农业采摘，智能车辆导航，建筑等方面，实现更多人所不能达到的功能。采用的履带式结构能使机器人在行走的过程中更稳定，对路面的要求降低，且不会有轮陷的情况发生；电池组的使用更是大大的缩小了整车的空间。本次设计的创新点在于采用了摄像头作为视觉传感器，同时利用上位机对图像进行处理，这种方案可以比其他传感器获得更多的信息，并且可以进行彩色视频采集，实现更复杂的采集工作。致谢经过两个多月的努力，基于视觉移动的机器人论文终于完成，在整个设计过程中，出现过很多的难题，但都在老师和同学的帮助下顺利解决了，在此表示深深的感谢。所谓万事开头难，在设计刚开始进行的时候，真是感觉无从下手，没有头绪，在老师的耐心指导下，我们一步步的往前走，从刚开始的模模糊糊，到后来有了深刻的认识，终于顺利完成了任务。这是一个不断学习的过程，这是一个实践的过程。从这次的设计中我体会到实践对于学习的重要性，以前只是明白理论，没有经过实践考察，对知识的理解不够明确，通过这次的做，真正做到林论时间相结合。通过毕业设计,我深刻体会到要做好一个完整的事情，需要有系统的思维方式和方法，对待要解决的问题，要耐心、要善于运用已有的资源来充实自己。同时我也深刻的认识到，在对待一个新事物时，一定要从整体考虑，完成一步之后再作下一步，这样才能更加有效。最后，要特别感谢我的指导老师，感谢帮助我的老师和同学们，在他们的大力帮助下，才使我的毕业设计顺利完成。参考文献[1]4.R·西格沃特,I·R·诺巴克什.李人厚.自主移动机器人导论[M].西安:西安交通大学出版社,