输电线路巡线机器人控制方法及实现
智能巡线机器人设计
××××学院 毕业设计说明书 题目智能巡线机器人设计 学生 系别机电工程系 专业班级机械设计制造及其自动化机电03.3班学号 指导教师
××××学院 毕业设计（论文）任务书 设计（论文）题目：智能巡线机器人设计 系：机电系专业：机械设计制造及其自动化（机电一体化） 班级：学号： 学生：指导教师： 接受任务时间 教研室主任（签名）系主任（签名） 1．毕业设计（论文）的主要内容及基本要求 1.总体方案设计； 2机械整体设计； 3.控制设计； 4编写设计说明书； 2．指定查阅的主要参考文献 1.《机器人控制电子学》 2.《机器人探索》 3.《机器人的创意设计与实践》 4．《MSP430系列——FLASH型超低功耗16位单片机》 （电子和机械方面的书）
近年来机器人的研究和应用已经不仅仅局限于军用领域。许多应用于军用机器人上的成功技术已经在民用机器人中得到了一定的应用。在工业机器人的基础上，运用了传感器技术和单片机智能控制技术，设计出了一种能自动运送货物的职能巡线机器人。 论文首先对智能巡线机器人总体设计方案进行叙述，阐述其各要素的工作原理，然后就整个智能巡线机器人系统划分为五个模块，分章节对各个模块设计制作进行阐述。 机器人机械结构部分，通过分析常用的车轮驱动配置方式，择优选择了前排安装两个万向轮、后排安装两个独立驱动轮的设计方案，充分考虑到了巡线的简易性和稳定性。 机器人传感器接口与驱动电路部分，详细阐述了光电传感器检测信号原理，叙述了设计所采用的光电传感器接口电路详细设计方案，分析了传感器采用该种布局方案的原因。针对机器人的机械特性和速度要求，选用了L298N驱动芯片驱动电机，分析了它的优缺点和可行性。 机器人主控系统硬件部分阐述了主控芯片选型，主控电路设计方案，以及相应的接口说明。软件部分在MSP430平台上实现了快速、稳定、准确的巡线方法。 关键词:机器人；巡线；光电检测；PWM驱动。
第19届中国青少年机器人竞赛机器人综合技能比赛主题与规则
第19届中国青少年机器人竞赛 机器人综合技能比赛主题与规则 1 机器人综合技能比赛简介 机器人综合技能比赛是中国青少年机器人竞赛项目之一。其活动对象为中小学生，要求参加比赛的代表队在现场自行拼装机器人、编制机器人运行程序、调试和操作机器人。参赛的机器人是程序控制的，可以在赛前公布的比赛场地上，按照本规则进行比赛活动。 在中国青少年机器人竞赛中设置机器人综合技能比赛的目的是检验青少年对机器人技术的理解和掌握程度，激发我国青少年对机器人技术的兴趣，培养动手、动脑的能力。 2 比赛主题 本届机器人综合技能比赛的主题为“华夏文明”。 华夏文明是世界上最古老的文明之一，也是世界上持续时间最长的文明。在浩瀚的历史长河中，中华民族五千年文明，书写着永不停息、对完美幸福的追求，展示着永不磨灭、对民主富强的探寻。 站在时代的今天，让我们暮然回首：一个民族，要独立、要生存、要发展，不仅仅需要强大的民族经济、需要坚实的物质基础，还需要强烈的民族自信心与自尊心，更需要一种博大深沉的民族精神。这是支撑一个民族存在与发展的强大精神动力与精神支柱。 千百年来，中华民族之所以能够历经磨难而不衰，饱尝艰辛而不屈，千锤百炼而愈加坚强，一个重要原因就是在历史的长河中，有众多伟大的人塑造了中华民族精神。忆古思今，传承了五千年的民族精神正等待我们去发扬光大。 本届比赛通过用机器人模拟古代文明典故，加深青少年对华夏文明了解，培养青少年的创新科技探索能力，激发青少年的民族精神和文化自信。 3 比赛场地与环境 3.1 场地 图1是比赛场地的示意图，待命区的位置将在赛前发的赛题中确定。
图1 比赛场地示意图 3.2 赛场规格与要求 3.2.1 机器人比赛场内部是拼装块拼接而成。场地四周装有白色木质围栏，栏高200mm，厚15～20mm。为提高参赛队应变能力，正式比赛的场地会有变化，场地长度为3000～6000mm，宽度2000～4000mm；基础拼装块为用厚15～20mm、长500mm、宽500mm的木工板，有可能进行100%-200%的等比例放大，场地道具尺寸不变。淡蓝色的8块拼装块可换。第4节中所述的机器人要完成的任务一般分布在场地周围的固定拼装块上。 3.2.2 两种拼装块刷白色亚光漆；用黑色亚光漆画出（或用黑色胶纸粘贴）宽度为20～25mm 的引导线；以下凡是涉及黑线的尺寸，均指其中心线。固定拼装块上的引导线是连接对边中点的直线。可换拼装块的图形在赛前公布。 3.2.3 每个固定拼装块被黑色引导线分为东北、东南、西南、西北四个分区。 3.2.4 场上有一块长500mm、宽500mm刷白色亚光漆的锥台，是机器人的待命区，如图2所示。机器人要从待命区启动，完成任务后还要回到待命区。锥台上虽画有黑色引导线，但机器人可以从任何一边上下。 图2 锥台尺寸（mm）
巡检机器人的调研报告
上海电力学院 关于巡检机器人的调研报告 院（系部）自动化工程学院 专业名称: 电机与电器 学生姓名: 杨雪莹 导师: 薛阳 2013 年 12 月
目录 1 巡检机器人的发展状况........................... 错误!未定义书签。 2 巡检机器人的应用............................... 错误!未定义书签。 高压线路巡检机器人.......................... 错误!未定义书签。 机器人仿真.............................. 错误!未定义书签。 巡检机器人越障.......................... 错误!未定义书签。 变电站巡检机器人............................ 错误!未定义书签。 校园巡逻机器人.............................. 错误!未定义书签。 3 总结 .......................................... 错误!未定义书签。参考文献 ........................................ 错误!未定义书签。
1 巡检机器人的发展状况 目前巡检机器人已在多个领域中应用，它的智能化推动着它在应用领域的市场前景将是越来越广，尤其是在电力行业。它在多种场合发挥着作用，如变电站，高压线路中等等。 2013年12月9号中山供电局经过三个多月的试运行，该局将“智能巡检机器人”正式投入到500千伏桂山巡维中心使用，开创南方电网公司首例无轨化设备巡视工作。传统的机器人需要铺设类似于火车轨道那样的磁轨，机器人就只能沿着磁轨作运动。而最新投入使用的机器人实现了无轨化运作，不需要铺设任何轨道，也无需进行任何基建工程，机器人就可以直接在日常的路面上运作，既省下基建施工的时间，又节约了投入成本。凭靠机器人配备的四驱越野底盘，还可以爬上30度的陡坡。该机器人上配备了激光扫描设备，可将站内的设备位置，道路扫描为地图，我们在后台为它规划好巡视路径后，它就可以按照指示去工作了。 机器人巡线最大的优点则是，无论白天黑夜还是刮风下雨，它都可以在没有人看管的情况下能自动自觉并出色完成一般日常巡视所包含的工作内容。这样一来，机器人不但减轻了工作量，而且在遇到严重故障或者恶劣天气时，它还可以降低工作人员的安全风险。 智能机器人还具有自动续航功能，当蓄电池电量低于设定值时，它将自动驶入存放室进行充电。据悉，中山供电局通过对智能巡检机器人进行了三个月的试用，已经收到不错的成效。此次正式投入使用，在南方电网公司尚属首例。 2013年11月11日上午，在国家知识产权局与世界知识产权组织举办的第十五届中国专利奖颁奖大会上，由国网山东电力科学研究院申报的外观专利“变电站巡检机器人”荣获外观专利金奖，成为5个金奖之一。这是国家电网公司历史上获得的第一个中国外观专利金奖，也是中国电力行业惟一当选的金奖。 变电站巡检机器人能够全天候全方位全自主对变电站设备进行无人值守巡检,从而代替繁重的变电站设备人工巡检,提高了变电站巡检的自动化、智能化水平,确保了智能电网的安全可靠运行。 该变电站巡检机器人产品外壳采用无污染、抗冲击、高绝缘的ABS树脂材料，具有较好的环保性和安全性；产品外观采用了“仿人”化创新性设计，整体颜色融合变电站“环境”因素，同时配以红色的机器人颈部绕圈与多色的告警指示灯
智能巡检机器人项目申请报告
智能巡检机器人项目 申请报告 规划设计 / 投资分析
智能巡检机器人项目申请报告 电力设备的检修模式的发展大致可以分为三个阶段：事故检修-定 期检修-状态检修。事故检修是20世纪50年代以前主要采取的方式， 即在设备发生故障或事故以后进行检修；定期检修是一种基于时间的 检修，其理论依据是：设备能通过定期检修，周期性地恢复到接近新 设备的状态；状态检修是通过对设备状态进行监测后根据其健康状态 安排检修的一种策略，是按设备的实际运行情况来决定检修时间与部位，针对性较强，且经济合理。 市场需求主要来源于两大电网公司及其下属企业。电网公司按照 政府及其公司采购的相关管理办法，对属于国家依法必须招标的项目 以公开招标方式进行采购；对于其他产品及服务，各级电网公司可根 据实际情况，自主选择采用公开招标或非招标的方式进行采购。非招 标方式主要包括竞争性谈判、单一来源采购、询价采购以及零星采购。招标和非招标采购活动可由电网公司自行组织实施，也可由电网公司 委托招标代理机构组织实施。本行业企业主要是通过参与两大电网及 其下属公司的招投标或竞争性谈判来获取订单。
我国配电自动化发展工作起步于80年代末，随着坚强智能电网建设的提出，在总结之前的经验教训基础上，国家电网公司于2009年重新制定了智能电网配电环节的发展战略、技术导则及建设改造原则，并于2010年开展新一轮的配电自动化建设。南方电网公司也从2009年开始逐步启动配电自动化的规模试点建设，在广州、深圳、佛山、珠海等12个城市开展了试点工作。 该智能巡检机器人项目计划总投资14036.84万元，其中：固定资产投资10138.87万元，占项目总投资的72.23%；流动资金3897.97万元，占项目总投资的27.77%。 达产年营业收入28596.00万元，总成本费用22476.73万元，税金及附加242.56万元，利润总额6119.27万元，利税总额7205.87万元，税后净利润4589.45万元，达产年纳税总额2616.42万元；达产年投资利润率43.59%，投资利税率51.34%，投资回报率32.70%，全部投资回收期4.56年，提供就业职位572个。 本报告所涉及到的项目承办单位近几年来经营业绩指标，是以国家法定的会计师事务所出具的《财务审计报告》为准，其数据的真实性和合法性均由公司聘请的审计机构负责；公司财务部门相应人员负责提供近几年来既成的财务信息，确保财务数据必须同时具备真实性和合法性，如有弄虚作假等行为导致的后果，由公司财务部门相关人员承担直接法律责任；
智能搬运小车比赛规则
比赛目的 设计一个轮式小型机器人，在比赛场地里移动，将不同颜色、形状或者材质的物体分类搬运到不同的对应位置。比赛的记分根据机器人将物体放置的位置精度和完成时间来决定分值的高低。它模拟了工业自动化过程中自动化物流系统实际工作过程。 比赛内容及任务 在规定时间内，机器人完成物料的分类搬运，并回到出发点，具体如下： 机器人采用轮式机器人形式；机器人从出发区出发，到达物料储存区后，分拣其赛前抽签决定好的任务，即从5个预知颜色料块（黄、白、红、黑、蓝）抽3种颜色料块，然后抽3种颜料块在A、C、E的摆放位置，随后在已知6种组合（任务）中，选其中1个作为比赛任务（料块均要求摆放在场地图的A、C、E位置，B、D位置不放置物料，场地图参见比赛规则：比赛场地)，再按照设计好的控制策略控制机器人动作，以便将三个料块快速准确地搬运到对应的三个颜色中心区域内，最后回到出发区。
规则一比赛场地
规则 1.1 尺寸 比赛场地为正方形。 规则 1.2 场地区域及标识 比赛场地用直线、圆及数字进行标识。详见图1、图2。
图 1 场地示意图 图 2 机器人出发区
规则二比赛用料块 使用5 个直径为40、高度为40 的料块，颜色分别为黄色、白色、红色、黑色、蓝色。可用白色PVC水管，侧面用喷绘不干胶贴装，并在中间增加十字形标记，以准确获得中心计分点。 规则三比赛队员装备 为了能公平比赛，本次比赛对于参赛队使用的机器人做如下限制，以便各个参赛队能在公平的平台上进行比赛。 1．控制器要求，组办方提供8051控制器，参赛队也可使用其他类型控制器。 2．轮子直径≤80mm。 3．机器人可以在规则允许的条件下，扩展多种传感器来对机器人的比赛进行精确的控制，以求更好的成绩。 4．机器人尺寸：机器人在地面的投影不超出：长250mm×宽160mm。 规则四裁判 1、规定项目比赛：每场比赛将委派两名裁判执行裁判工作，裁判员在比赛过程中所作的判决将为比赛权威判定结果，参赛队伍必须接受裁判结果。 2、裁判责任： 执行比赛的所有规则。 监督比赛的犯规现象。 记录比赛的成绩和时间。 核对参赛队伍的资质。 审定场地，机器人等是否符合比赛要求。 规则五比赛要求 1．比赛场地上有五个不同颜色（黄、白、红、黑、蓝）的得分区域，参赛队赛前进行现场抽签，每支队伍可以有最长5 分钟的调试时间。参赛队根据确定的任务进行准备调试。2．如现场条件许可，正式比赛前，所有机器人将统一编号，并摆放在指定区域。比赛时到摆放区域直接领取相应的机器人参加比赛。比赛完成再放回摆放地点。所有比赛结束方可领回机器人。如需维修等事宜需请示现场裁判是否许可。如现场条件限制，由竞赛委员会商讨决定如何编号等事宜。 3．各个队机器人参赛队按照赛前抽签的方式决定比赛出场次序并进行比赛。抽签时首先抽出三种色块，然后抽三种色块在A、C、E 的摆放位置；色块的颜色、位置和摆放顺序都是现场抽签决定的。 4．每支参赛队伍的正式比赛时间最长为3 分钟，机器人在得到裁判指令后启动，没有裁判指令不可以再次接触机器人，由机器人自主运行完成比赛，如果机器人连续停止运行超过20秒，则自动终止比赛。 6．设置“2 秒违例”规则，即计时开始后操作机器人的总时间不得超过2 秒，2 秒钟后人为触动任何一台机器人均视为违例，裁判将终止比赛并不计得分。 规则六比赛记分标准 规则 6.1 成绩及排名
16岁机器人巡线挑战赛比赛规则
16岁机器人巡线挑战赛比赛规则 一、比赛简介。机器人巡线挑战赛中，机器人按照规定的轨迹行进，行进过程中完成指定任务后，到达中央资源池争夺资源。本次比赛意在强调结构对于机器人整体设计的辅助作用，程序对于机器人的主导作用，并锻炼孩子临场应变突发情况的能力。 二、比赛要求 （1）比赛要求：要求参赛机器人为自主式机器人。 （2）比赛形式：比赛要求两支参赛队同台竞赛。 （3）参赛资格要求：9-16岁参赛者可注册参加比赛。 （4）成员人数要求：每支队伍包含2名成员。 （5）器材要求：乐高（LEGO）EV345544+45560。 （6）赛制要求：赛制由比赛组委会在报名结束后确定并在指定平台公布。 （7）分组要求：赛事主办方保留按照参赛者的年龄、等级或其他特征，将机器人划分至不同小组的权利。 三、参赛者准则（1）参赛者均须遵守比赛的规则、条款和获胜条件。 （2）参赛者使用自制的自主机器人在指定的比赛区域进行比赛 （3）比赛结果由裁判依据比赛规则判定。 （4）参赛者必须穿戴赛事主办方提供的背心或其他服
装以及参赛牌。 四、场地 （1）场地底色为白色。 （2）场地纸平铺在赛台上，赛纸长为2353mm，宽为1138mm。 （3）赛台的内部尺寸长为1143mm，宽2362mm。 （4）四周装有12±1厘米高的边墙，厚度为38mm。 （5）基地的大小是300*300mm。 （6）中心区域尺寸：300mm*400mm。 （7）储物室为A、B，尺寸100mm*100mm。 （8）图中2个圆的半径200mm。 五、机器人要求 5.1机器人规格 机器人初始的最大尺寸250*250*250mm，一个控制主机，马达、传感器不限。 5.2自主机器人的运动 机器人应为自主运行（不得使用任何遥控装置）。若裁判员对机器人的自主性有任何疑问时，有权检查机器人的程序。 5.3禁止用于机器人的部件 （1）竞赛过程中，机器人身上的部件不得掉落。 （2）机器人不得以任何方式损坏场地或危及观众。
架空电力线路巡线机器人的研究综述
文章编号 2 2 2 架空电力线路巡线机器人的研究综述Ξ 张运楚 梁自泽 谭民 中国科学院自动化研究所复杂系统与智能科学重点实验室 北京 摘要 回顾了国内外架空电力线路巡线机器人的研究现状 分析了几种巡线机器人的结构特点及存在的问题 详细探讨了巡线机器人避障!工作电源及线路故障探测等关键技术 最后 展望了架空线路巡线机器人的发展趋势和应用前景 关键词 巡线机器人 架空电力线 故障探测 避障 中图分类号 ×° 文献标识码 ΜοβιλεΡοβοτφορΟ?ερηεαδΠοωερλινεΙνσπεχτιον αΡε?ιεω ≠∏ 2 ∏ 2 × (ΚεψΛαβορατορψοφΧομπλεξΣψστεμσανδΙντελλιγενχεΣχιενχε,ΙνστιτυτεοφΑυτοματιον,ΧηινεσεΑχαδεμψοφΣχιενχεσ,Βει?ινγ ,Χηινα) Αβστραχτ:× √ √ √ × √ ∏ ∏ √ 2 ∏ √ ∏ ∏ ∏ ? √ √ √ Κεψωορδσ: √ ∏ √ 1引言(Ιντροδυχτιον) 采用高压和超高压架空电力线是长距离输配电力的主要方式 电力线及杆塔附件长期暴露在野外 因受到持续的机械张力!电气闪络!材料老化的影响而产生断股!磨损!腐蚀等损伤 如不及时修复更换 原本微小的破损和缺陷就可能扩大 最终导致严重事故 造成大面积的停电和巨大的经济损失 因此 电力公司要定期对线路设备巡检 及时发现早期损伤和缺陷并加以评估 然后根据缺陷的轻重缓急 以合理的费用和正确的优先顺序 安排必要的维护和修复 从而确保供电可靠性 目前 对输电导线进行巡检的方法主要有两种 地面目测法 采用肉眼或望远镜对辖区内的电力线进行观测 由于输电线路分布点多面广!地理条件复杂 巡线工人需要翻山越岭!涉水过河!徒步或驱车巡检 这种方法劳动强度大 工作效率和探测精度低 可靠性差 航测法 直升飞机巡线 直升飞机沿输电线路飞行 工作人员用肉眼或机载摄像设备观测和记录沿线异常点的情况 这种方法尽管距离接近 提高了探测效率和精度 但电力线从观察者或摄录设备的视野中快速通过 增加了技术难度 运行费用较高≈ 移动机器人技术的发展 为架空电力线路巡检提供了新的移动平台 巡线机器人能够带电工作 以一定的速度沿输电线爬行 并能跨越防震锤!耐张线夹!悬垂线夹!杆塔等障碍 利用携带的传感仪器对杆塔!导线及避雷线!绝缘子!线路金具!线路通道等实施接近检测 代替工人进行电力线路的巡检工作 可以进一步提高巡线的工作效率和巡检精度 因此 巡线机器人成为巡线技术研究的热点 2国内外研究现状(Ρεσεαρχηστατυσατηομεανδαβροαδ) 巡线机器人的研究始于 世纪 年代末 日本!加拿大!美国等发达国家先后开展了巡线机器人 第 卷第 期 年 月机器人 ×? ≥ Ξ基金项目 国家 计划资助项目 收稿日期
巡线机器人中传感器的运用
巡线机器人中传感器的运用 参加Roborave机器人大赛不仅可以锻炼参与者解决问题能力，实践动手能力，还能训练其工程思维能力。我们都知道，在数学上对于一个问题有许多解法，答案不是唯一的。工程上也是如此，解决问题的方法有很多，其中，容错率和效率就是要考虑的重要指标。这里我想讨论一下如何把机器人巡线和在箱子里放固定数量的乒乓球做到又快又好，以下是我在准备参加比赛和在比赛时所用的不同方案，经过学习和比对得出的一些心得。 （图为清华教授姜玉芹、毛勇现场指导照片） 大赛机器人的运行环境是大赛的场地，比赛时场地的情况将非常复杂，因此，机器人必须知道自己当前的位置才能决定要执行怎样的动作，定位是大赛机器人各种性能发挥的基础，也是机器人全场路径自动规划的基础。我们在Roborave 机器人大赛中运用基于巡线技术的定位方案对大赛机器人来讲是一种比较可靠和有针对性的方案。 Roborave对于巡线的要求并不高，用一个巡线传感器和最简单的if语句就可以完成。传感器需要在黑线内，因为它靠识别黑线上的白色来进行巡线的。这个时候你会发现小车虽然可以前进，但是会大幅度的左右摇摆，而且遇到一条以上的黑线比如路口就无法判断方向了，并且小车速度不能过快，因为当速度过快时，它会冲出范围原地快速转圈，而转速很快时，小车没有足够的时间识别并做出反应，导致很难继续巡线，任务必然失败。多加一个传感器就成了一个很好的解决方案。当我们有两个传感器时，可以同时进行巡线，当两个传感器都感应到线的时候可以判定为路口然后停下，随机进入一个再判断是否正确的入口，如果不是则掉头。 当选择用两个传感器时，就可以完成Roborave的巡线要求，并有一定的判断能力，但是在只有两个传感器的情况下，运行速度会受到很大的限制。如果速度过快，小车会冲出跑道，黑线不在两个传感器以内，就无法自主返回。如果使用更多的传感器提高冗余，进一步提高容错率，就可以使小车加速。即使黑线不在车最内侧的传感器范围内，也就是冲出来跑道，依然可以通过外侧的传感器加大小车的转向角度和速度使小车返回原位。通过多次实验，我们用五个传感器完美的实现这个功能，为了使小车在转向时更快，可以在小车的最外侧靠小车中间的地方再加两个传感器，功能是进行直角转弯。 我们在比赛中用于巡线的传感器组合是由多组反射式红外光电传感器组成，组与组之间的工作相互独立。其工作原理是：红外发射管发射一定强度的红外光，接受管用来检测反射光的强度，由于场地的光线和黑色引导线的颜色相差很大，因此，引导线上的反射光强度和场地的反射光强度就会有较大的差别，这些都会影响传感器的测量结果。因此在设计时采用了对对典型值进行实地反复测量的方法。将一个场地的2个典型反射光强度进行反复采样，然后将结果存入控制器的flash中，作为比赛时的典型值，即实现对场地反光强度的记忆。
开题报告：智能循迹机器人设计(硬件部分)
毕业设计（论文）开题报告 自动化 智能循迹机器人设计(硬件部分) 一、课题的目的及意义 1. 研究目的 智能化作为现代社会的新产物，是以后的发展方向，随着信息技术的快速发展，智能化已经成为时代发展的需要，当人们遇到一些环境恶劣，不能人工完成的任务，可采用智能循迹机器人完成相关的任务，无需人为管理，即可完成预期所要达到或是更高的目标。基于生产现场和日常生活的实际需要，研究和开发智能循迹机器人具有十分重要的意义，可以提高劳动生产效率，改善劳动环境。近年来机器人的智能水平不断提高，并且迅速地改变人们的生活方式。 同遥控机器人不同，遥控机器人需要人为控制转向、启停和进退，而智能机器人则可以通过计算机编程来实现对其行驶方向、启停以及速度的控制，无需人为干预，它集中运用计算机、传感、信息、通信、导航及自动控制等技术，是典型的高技术综合体，是21世纪的科技制造点之一。随着机器人工业的迅速发展，关于机器人的研究也就越来越受到人们的关注，全国各高校也都很重视该课题的研究，可见研究意义重大，本设计就是对智能机器人的初步研究和设计，设计好的智能循迹机器人具有自动循迹、躲避障碍物等功能。 2. 研究意义 根据学校对嵌入式系统开发的需求，依据提高学生实际动手操作能力和思考能力，加强学生对现实生活中嵌入式系统的应用为参照物，智能循迹机器人全新的设计模板，良好的电路设计，机电组合，系统开发，是加强学生学习兴趣的动源，使学生可以充分发挥自主动手能力。使学生从理论到实践的运用。 二、国内外研究概况及发展趋势 现代智能机器人发展很快，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机器人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。本次设计主要实现循迹避障这两个功能。 智能机器人的发展现状智能机器人是第三代机器人，这种机器人带有多种传感器能够将
鼓楼区第三届机器人嘉年华活动超级巡线挑战赛竞赛规则1028 (1)
超级巡线挑战赛规则 1.1 挑战内容 超级巡线挑战赛模拟了未来世界中的自动驾驶汽车，将货物从仓库运往卸货码头的情景。要求比赛队伍搭建并编程完成全自主的机器人，实现巡线和卸载货物的功能。机器人需要在限定时间内，由程序自主控制利用传感器感知的信息沿指定线路前进，并精确完成运送给定数量货的任务。 1.2 分组 超级巡线挑战赛分为小学、初中2个组别，每组参赛队由2-3名选手组成。 每个参赛学校最多报名4支参赛队。 1.3 机器人和投球装置 巡线挑战赛参赛机器人要求:1、机器人平台无限制；2、全自主机器人；3、含投球装 置不超过60000立方厘米；4、用于巡线的传感器必须为单路输出，数量不限。 机器人必须使用传感器识别线路并由程序控制巡线完成任务。 投球装置的材质不限，为了在比赛中为机器人快速装载货物（抽奖球），参赛队伍可以设计自己的快速装球器。 1.4 积分赛/淘汰赛场地、卸货塔和货物 场地材质为PP哑光材料。场地宽度为76厘米，长度为152厘米。场地线路、底色和线路的颜色现场发布（黑或白），示意图如下图所示：
有一个10厘米x10厘米的卸货口（比赛时卸货塔的规格可能有10%以内的误差）。 卸货塔固定在场地上，卸货塔内有导流斜板，示意图如下： 比赛中使用的货物为40毫米抽奖球。 1.5 检录 在正式比赛前，机器人需要经过检录，机器人体积（长宽高的最大尺寸乘积）不得超过60000立方厘米。 1.6 规则和得分 本次分设分为积分赛和淘汰赛。积分赛中每支队伍最多可以获得3次积分，取最佳的2次积分之和，排名前16的队伍进入单败淘汰赛。 积分赛和淘汰赛比赛时间为60秒。 积分赛和淘汰赛分别抽签决定要求运送货物的数量。在积分赛中，每个组别所要求运送的球数目：小学组运送的球目标数量为不超过120个；初高中组运送的球目标数量为不超过150个；在淘汰赛中，各组别目标数量不超过400个。 比赛过程中如机器人正投影完全脱离线路，则认为巡线失败，机器人将被要求重置到出发点继续比赛。 在比赛过程中允许选手触碰机器人，但一旦选手接触到机器人的任何部位，均要求将机器人送回出发区继续比赛，不会对已经得到的分数造成影响。
自动机器人平台使用说明手册1
2011年全国职业院校技能大赛高职组机器人赛项 自动机器人平台说明 目录 第一章自动机器人平台概述 (3) 1.1 自动机器人平台的总体构成...........................................................................................3 1.2 自动机器人平台按键部分...............................................................................................4 1.3 机器人平台的充电...........................................................................................................4 第二章自动机器人平台系统结构. (4) 2.1自动机器人平台机械部分................................................................................................4 2.1.1 机器人平台机械部分组成...........................................................................................4 2.1.2 机器人平台运动详解...................................................................................................5 2.2 自动机器人平台控制系统...............................................................................................5 2.2.1 概述..............................................................................................................................5 2.2.2 主控制板. (5) 2.2.3 巡线传感器..................................................................................................................9 2.2.4 传感器信号处理板.....................................................................................................10 2.2.5 电机驱动板................................................................................................................12 2.3 机器人平台控制程序.....................................................................................................14 2.3.1 控制程序流程图 (15) 2.3.2 软件函数说明............................................................................................................17 第三章自动机器人平台的装配和调试 (18)
巡线机器人设计说明书
第一章绪论 §1.1研究背景及意义 电力系统最重要的任务是提供高质量和高可靠性的电力。电力传输必须依靠高压输电线路，它的安全稳定运行直接影响电力系统的可靠性。由于输电线路分布点多、面广，绝大部分远离城镇，所处地形复杂，自然环境恶劣，且电力线及杆塔附件长期暴露在野外，会受到持续的机械张力、电气闪络、材料老化的影响而产生断股、磨损、腐蚀等损伤，如不及时修复更换，原来微小的破损和缺陷就可能扩大，最终导致严重事故，造成大面积停电，从而造成极大的经济损失和严重的社会影响。所以，必须对输电线路进行定期巡视检查，随时掌握和了解输电线路的运行情况以及线路周围环境和线路保护区的变化情况，以便及时发现和消除隐患，预防事故的发生，确保供电安全。目前，对输电线路的巡检主要采用两种方法，即地面人工目测法和直升飞机航测法。前者的巡检精度低，劳动强度大，且存在巡检盲区。部分地区大雪封山时，车辆和行人无法进入(如图1.1所示)；在深山还有野兽出没，这给巡视人员带来了很大的安全隐患；后者则存在飞行安全隐患且巡线费用昂贵(如图1.2所示)。如果用直升机巡视替代地面巡视，则每100公里1年巡视费用同塔双回线需217.92万元（单回线136万元）。如果用直升机在整个东北电网覆盖地区巡视则需超过5000万元。费用过于昂贵，直接限制了直升机巡视的广泛推广。 由于巡线机器人可以克服上述缺陷，因此，巡线机器人已成为特种机器领域的一个研究热点。巡线机器人不仅可以减轻工人巡线的劳动强度，降低高压输电的运行维护成本，还可以提高巡检作业的质量和科学管理技术水平，对于增强电力生产自动化综合能力，创造更高的经济效益和社会效益都具有重要意义。 巡线机器人悬挂于架空避雷线上，并以此为行驶作业路径，通过自动控制方式完成输电线路巡检作业，及对线路的机械电气故障，包括绝缘子劣化和污秽、导线的机械破损、连接金具机械松脱等故障进行检测。其特殊的作业环境要求机器人能够沿输电导线全程运行，包括沿输电导线的直线段和耐张线段实现滚动爬行，跨越及避让悬垂线夹、悬垂绝缘子、防振锤、耐张线夹等结构型障碍物。 因此，机器人的本体设计是整机设计中一个相当重要的部分，需经过多次反复才能完成；在进行机器人结构分析和设计时，需要建立一定的实验环境(导线物理模型、障碍物等)，对样机进行多次实验以检验其是否能达到预期的目标，这就导致其设计的周期长、设计效率低以及改型工作量大等缺点。此外，样机的单机制造增加了成本。在竞争的市场条件下，基于物理样机的设计验证过程严重
机器人创新实验智能巡线小车报告
实验报告 （理工类） 课程名称: 机器人创新实验 课程代码: 学生所在学院: 机械工程学院 年级/专业/班: 2014级机电一班 学生姓名: 学号: 实验总成绩: 任课教师: 韦兴平 开课学院: 机械工程学院 实验中心名称: 机械工程基础实验中心
一设计题目 利用Arduino设计搭建智能巡线小车 二小组成员分工 姓名学号班级任务分工 袁成 三实验内容（图文记录平时上课关键知识） 1、小灯延时闪烁实验：小灯延时一秒闪烁一次，指令：delay(xx)。应用举例：delay(500); 实验一的步骤把开发板连到PC机上； （2.采用杜邦线把红外探头VCC和GND分别连接到开发板的5V和地，OUT端连到开发板的任意一个模拟量输入端口； （3.设置对应的模拟量输入端口为输入模式； （4.读取模拟量端口的值； （5.打开串口并设置波特率； （6.打开串口监视器，拿一物体遮挡在红外探头前方并移动，观察串口监视器中读取的模拟量值是否变化； （7.观察串口监视器界面的运行结果，如不符合预期设计要求，则重复修改及下载程序，直到符合要求为止。 指令：(xx)。打开串口并设置通信波特率。应用举例：(9600) ; //打开串口并设置通信波特率为9600。 指令：(val)。在串口监视器中显示变量val的值。应用举例：(val) ; //在串口监视器中显示变量val的值。 3、红外线对管实验： 前端红外探头输出是模拟电压，中控板通过电压比较器LM339模拟电压转化为高电平或者低电平两种结果，便于程序进行判断。以第一路红外探头来说明它的工作原理，IN1-为可调电阻调节的电压输入端，IN+为探头输出的电压，当IN1-大于 IN+电压时，对应的OUT1输出电压接近0V，此时，第一路的LED灯亮；当IN1-小于 IN+电压时，对应的OUT1输出电压接近5V，第一路的LED灯灭。调节可调电阻旋钮，可以改变IN-参考电压值。 指令：pinMode(pin, mode)。将一个引脚配置成输入或者输出模式。应用举例：pinMode(7, INPUT); // 将引脚7定义为输入接口；pinMode(5, OUTPUT); // 将引脚7定义为输出接口。指令：int analogRead(pin)。读取模拟输入引脚的值，并将其表示为0至1023之间的数值，对应0至5V的电压。应用举例：val = analogRead(0); // 读取模拟接口0的值，并赋值给val。 4、超声波测距实验：超声波距离测试。 6、小车循迹实验 四最终作品设计方案（图文说明设计作品原理）（20分） 1、小车循迹原理 巡线小车红巡线原理采用了红外线探测法，即利用红外线在不同颜色的物体表面具有不同的反射性质的特点，在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光，当红外光遇到白色纸质地板时发生漫反射，反射光被装在小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收，小车上的接收管接收不到红外光。单片机就是否收到反射回来的红外光为依据来确定黑线的位置和小车的行走路线。红外探测器探测距离有限，一般最大不应超过3cm。 2、设计要求 （1）自动寻迹小车从安全区域启动。 （2）小车按指定路线运行，自动区分直线轨道和弯路轨道，在指定弯路处拐弯，实现灵活前
2012江苏省职业技能大赛(机器人技术应用)项目规程
2012年江苏省高等职业院校技能大赛 机器人技术应用项目规程 （2012年3月27日公布） 一、赛项名称 机器人技术应用 主题：智能工厂 二、赛项指导思想 机器人项目方案将紧紧围绕大赛指导思想——适应国家产业结构调整与社会发展需要，展示知识经济时代高技能人才培养的特点；引领相关高职专业教育教学改革；注重展示和考察选手的职业道德与团队协作精神；吸引企业（用人部门）参与，提高高职教育社会认可度而展开。赛项综合了自动化、机械、计算机、物联网等专业技术，与机器人应用与推广需要有相应的使用和维护维修人才的需求相吻合，体现了高职教育主动服务经济建设，进而为提高我国机器人应用水平作贡献。通过机器人大赛，可以为高职教育工作者和学生提供一个体现创新、展示能力、交流经验、竞技角逐的大平台；同时也为专业教学改革、校企合作、展示高职风采提供一个良好的楔机。 三、竞赛目的 设计本方案的目的，寄希望于通过技能大赛，加快工学结合人才培养和课程改革与创新的步伐，探索培养企业需要的机器人使用、维护维修的高素质技能型人才新途径、新方法。 本方案通过信息技术创新手段，以智能机器人为载体，运用物联网技术在一定程度实现的智慧工厂模式，提炼竞赛内容；按照技术应用要求和策略选择（反映动手能力和体现创新意识）的实际过程编排
竞赛过程；检阅参赛队组织管理、团队协作、工作效率、质量与成本控制、安全意识等职业素养；引导高职院校关注行业在“机器人技术应用”、“物联网技术应用”方面的发展趋势及新技术的应用；物化竞赛结果，提高竞赛成绩评定的客观性，增强观赏性和扩大宣传效应。促进智能机器人技术（尤其是自主识别、自主决策技术）及物联网射频识别技术的普及。 四、竞赛方式 采取团体比赛形式，每个高职院校选派1支代表队，每个参赛队由3名选手（设场上队长一名）和1～2名指导教师组成。 模拟智能工厂的工作过程，由2台机器人相互配合实现比赛任务。 五、比赛内容与规则 （一）、比赛场地 图1 场地立体效果图
高职组机器人竞赛项目规程完整
2012年全国职业院校技能大赛选拔赛高职组机器人项目规程细则 主办单位：省教育厅职成教处 承办单位：中科远洋科技
一、赛项名称 机器人技术应用 主题：智能工厂 二、赛项指导思想 机器人项目方案将紧紧围绕大赛指导思想——适应国家产业结构调整与社会发展需要，展示知识经济时代高技能人才培养的特点；引领相关高职专业教育教学改革；注重展示和考察选手的职业道德与团队协作精神；吸引企业（用人部门）参与，提高高职教育社会认可度而展开。赛项综合了自动化、机械、计算机、物联网等专业技术，与机器人应用与推广需要有相应的使用和维护维修人才的需求相吻合，体现了高职教育主动服务经济建设，进而为提高我国机器人应用水平作贡献。通过机器人大赛，可以为高职教育工作者和学生提供一个体现创新、展示能力、交流经验、竞技角逐的大平台；同时也为专业教学改革、校企合作、展示高职风采提供一个良好的楔机。 三、竞赛目的 设计本方案的目的，寄希望于通过技能大赛，加快工学结合人才培养和课程改革与创新的步伐，探索培养企业需要的机器人使用、维护维修的高素质技能型人才新途径、新方法。 本方案通过信息技术创新手段，以智能机器人为载体，运用物联网技术在一定程度实现的智慧工厂模式，提炼竞赛容；按照技术应用要求和策略选择（反映动手能力和体现创新意识）的实际过程编排竞赛过程；检阅参赛队组织管理、团队协作、工作效率、质量与成本控制、安全意识等职业素养；引导高职院校关注行业在“机器人技术应用”、“物联网技术应用”方面的发展趋势及新技术的应用；物化竞赛结果，提高竞赛成绩评定的客观性，增强观赏性和扩大宣传效应。促进智能机器人技术（尤其是自主识别、自主决策技术）及物联网射频识别技术的普及。 四、竞赛方式 采取团体比赛形式，每个高职院校选派1~2支代表队，每个参赛队由3名选手（设场上队长一名）和1～2名指导教师组成。
乐高机器人巡线原理
一、前言 在机器人竞赛中，“巡线”特指让机器人沿着场地中一条固定线路（通常是黑线）行进的任务。作为一项搭建和编程的基本功，巡线既可以是独立的常规赛比赛项目，也能成为其他比赛项目的重要技术支撑，在机器人比赛中具有重要地位。 二、光感中心与小车转向中心 以常见的双光感巡线为例，光感的感应中心是两个光感连线的中点，也就是黑线的中间位置。而小车的转向，是以其车轮连线的中心为圆心进行的。很明显，除非将光感放置于小车转向中心，否则机器人在巡线转弯的过程中，探测线路与做出反应之间将存在一定差距。而若将光感的探测中心与转向中心重合，将大幅提升搭建难度并降低车辆灵活性。因此，两个中心的不统一是实际存在的，车辆的转向带动光感的转动，同时又相互影响，造成机器人在巡线时对黑线的反应过快或者过慢，很多巡线失误由此产生。
所以在实际操作中，一般通过程序与结构的配合，在程序中加入一定的微调动作来弥补其中的误差。而精准的微调，需要根据比赛场地的实际情况进行反复调试。 三、车辆结构 巡线任务的核心是让机器人小车按照场地中画出的路线行进，因此，根据任务需要选择合适搭建方式是完成巡线任务的第一步。 1、前轮驱动 前轮驱动的小车一般由两个动力轮和一个万向轮构成，动力轮位于车头，通过左右轮胎反转或其中一个轮胎停转来实现转向，前者的转向中心位于两轮胎连线中点，后者转向中心位于停止不动的轮胎上。由于转向中心距离光感探测中心较近，可以实现快速转向，但由于机器人反应时间的限制，转向精度有限。 2、后轮驱动
后轮驱动的小车结构和转向中心与前轮驱动小车类似，由于转向中心靠后，相对于前轮驱动的小车而言，位于车尾的动力轮需要转动较大的幅度，才能使车头的光感转动同样角度。因此，后轮驱动的小车虽转向速度较慢，但精度高于前轮驱动小车。对于速度要求不高的比赛而言，一般采用后轮驱动的搭建方式。 3、菱形轮胎分布 菱形轮胎分布是指小车的两个动力轮位于小车中部，前后各有一个万向轮作为支撑。这样的结构在一定程度上可以视为前轮驱动和后轮驱动的结合产物，转向速度和精度都介于两者之间。这种结构的优势在于转向中心位于车身中部，转弯半径很小，甚至能以自身几何中心为圆心进行原地转向，适合适用于转90°弯或数格子行进等一些比较特殊的巡线线路。 这种结构最初应用于RCX机器人足球上，居中的动力源可以让参赛选手为机器人安装更多的固定和防护装置，以适应比赛中激烈的撞击，具有很好的稳定性。而对于NXT机器人而言，由于伺服电机的形状狭长不规律，将动力轮位于车身中部的做法将大幅提升搭建难度，并使车身重心偏高，降低转弯灵
基于STM32的智能巡检机器人的设计
? 195 ?ELECTRONICS WORLD ?技术交流 互联网浪潮下安防行业高速发展，安防作为工厂安全的第一道屏障，是整个工厂安全守护者，十分重要。当前巡检机器人在整个安防行业展开，巡检机器人的建设也正在从“传统”向“技防”转型，为工厂提供安全与便利，从而推动和谐社会建设。本文介绍了巡检机器人的设计。 1 巡检机器人整体系统设计 巡检机器人主要运用于工厂车间、写字楼、教学楼、仓库等需要安全管理的场所，它由运动底盘、摄像头、单片机、激光雷达、超声波、红外、无线传输模块、各种环境传感器等构成，采用室内定位技术、FPV 视频实时传输技术、计算机视觉技术、物联网技术等，实现了自动巡航、自动报警、远程监控等功能。它可以帮助人们自动巡检办公楼或其他需要安全管理的场所，按照程序设定，对指定工作区域进行定时巡检。 基于STM32的智能巡检机器人的设计 苏州市职业大学 韦婷婷 朱泓金 蔡 瑞 周 鑫 周星禹项目基金： 1、2017年江苏省高等职业教育高水平骨干专业建设项目[苏教高（2017）17号]：应用电子技术。 2、2018年江苏省大学生创新创业训练计划项目（项目编号：201811054012Y ）：智能巡检机器人的设计与实现。 3、2018年苏州市职业大学研究性课程（项目编号：SZDYKC-180710）：基于STM32 智能小车的设计与实现。图1 系统结构框图 2 环境测量系统方案设计 环境测量系统主要以工厂环境检测为主要目的， 我们利用传感器以及一些外设装置帮助巡检机器人实时 对工厂环境进行实进行数据检测并采集,然后将收到的 信息实时传送给处理器,让巡检机器人通过完成处理器 下达的命令对工厂内部的温度，湿度，可燃气体和有毒 气体进行检测,再实时将工厂内部环境反馈给用户端。 系统以STM32F103系列单片机为主,外设MQ-2烟雾气敏 传感器模块（潘光良，李军，家庭巡视机器人环境感知系统设计，齐鲁工业大学学报，2018年第5期55-58页，DOI:10.16442/https://www.360docs.net/doc/9613677394.html,ki.qlgydxxb.2018.05.011.）、DS18B20温度传感器和HC-SR04超声波测距传感器等模块。巡检机器人将巡检中得到的数据显示在LED 屏上，如果在巡检过程中检测到某项值超出系统安全值就会报警。 3 MCU模块设计 MCU 模块采用的意法半导体的STM32F103ZET6。该芯片内核采用Cortex M3内核，主频最高可达72MHz ，有丰富的外部接口，多个基本和高级定时器(STMicroelectronics.STM32F103x8 and STM32F103xB datasheet [EB/OL].https://https://www.360docs.net/doc/9613677394.html,/resource/en/datasheet/cd00161566.pdf.)。MCU 模块主要用于控制WiFi 通 图2 激光定位原理图 （下转第197页）