AGV智能小车循迹系统的建模与仿真讲课教案
机器人循迹小车教学设计
机器人循迹小车教学设计一、引言近年来，机器人技术的发展已经深入各个领域并得到广泛应用。
其中，机器人循迹小车是一种受欢迎的教学工具，可以帮助学生理解并掌握机器人的基本原理和编程知识。
本文将介绍关于机器人循迹小车的教学设计，以帮助教师有效地开展相关实验课程。
二、目标和背景机器人循迹小车的教学设计旨在通过实践性的学习，帮助学生掌握以下技能：1. 理解机器人的基本工作原理；2. 学习使用传感器进行环境感知；3. 掌握编程技巧，实现机器人的自动导航；4. 学习解决问题的能力，并进行团队合作。
三、教学内容及步骤1. 硬件准备：a. 准备机器人循迹小车的构建套件，包括底盘、电机、轮子等；b. 安装并连接传感器模块，如红外线传感器等；c. 连接电源和控制器。
2. 确定循迹路径：在教室或实验室中设置一个特定的循迹路径，如黑线、颜色块等。
该路径将用于机器人的导航训练。
3. 程序设计：a. 学习并理解循迹小车的编程指令和语法；b. 设计一个简单的程序，使机器人能够识别循迹路径并按照设定的规则行动；c. 调试和优化程序，确保机器人能够准确地沿着循迹路径行驶。
4. 实验操作：a. 将机器人放置在循迹路径的起点，启动程序；b. 观察机器人的运动轨迹，检查其是否能够正确地循迹并到达终点；c. 分析实验结果，讨论可能的问题和改进方案。
5. 拓展实验：学生可以进一步改进设计，尝试添加更多的传感器或调整循迹路径的复杂度，以提高机器人的导航能力和应对能力。
四、教学评价在教学设计中，应设立合适的评价方法，以评估学生的学习成果并指导后续教学工作。
以下为几种常见的评价方法：1. 实验报告：要求学生编写实验报告，包括程序设计的思路、实验过程和结果的详细描述；2. 演示展示：要求学生对自己编写的程序和机器人的表现进行演示，并进行口头介绍；3. 团队合作评价：评估学生在团队合作中的贡献程度和合作能力；4. 小测验或考试：设置相关知识点的选择题、填空题或编程题，评估学生对机器人循迹原理和编程技巧的理解程度。
agv课程设计
agv课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解AGV（自动导引车）的基本概念，掌握其工作原理及分类；2. 学生能够描述AGV在工业生产、物流配送等领域的应用；3. 学生了解我国AGV行业的发展现状及未来趋势。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析并解决实际场景中AGV的应用问题；2. 学生能够设计简单的AGV路径规划方案，提高解决实际问题的能力；3. 学生能够通过小组合作，进行AGV模型的搭建与调试。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对自动化技术及创新精神的兴趣，激发学习热情；2. 增强学生的团队协作意识，培养合作解决问题的能力；3. 培养学生的安全意识，使其在应用AGV技术时能够遵循相关规定。
分析课程性质、学生特点和教学要求：1. 课程性质：本课程为技术应用型课程，强调理论与实践相结合；2. 学生特点：初中年级学生，对新鲜事物充满好奇，动手能力强，具备一定的团队合作能力；3. 教学要求：教师需引导学生主动探究，关注学生个体差异，注重培养学生的实际操作能力。
二、教学内容1. AGV基本概念：介绍AGV的定义、功能和组成部分；2. AGV工作原理：讲解AGV的驱动方式、导航技术及控制系统；3. AGV分类及特点：阐述不同类型AGV的特点、应用场景及优缺点；4. AGV应用领域：分析AGV在工业生产、物流配送等领域的实际应用案例；5. 我国AGV行业发展现状及未来趋势：介绍我国AGV行业的发展历程、现状及发展趋势；6. AGV路径规划：学习AGV路径规划的基本原理，掌握常见的路径规划算法；7. AGV模型搭建与调试：指导学生分组进行AGV模型的搭建，并进行调试与优化。
教学大纲安排：第一课时：AGV基本概念及工作原理第二课时：AGV分类及特点第三课时：AGV应用领域及我国行业发展现状第四课时：AGV路径规划第五课时：AGV模型搭建与调试教材章节及内容：第一章：自动化与AGV技术1.1 自动化技术概述1.2 AGV基本概念及工作原理1.3 AGV分类及特点第二章：AGV的应用与发展2.1 AGV应用领域2.2 我国AGV行业发展现状及未来趋势第三章：AGV路径规划与控制3.1 路径规划基本原理3.2 常见路径规划算法第四章：AGV模型搭建与调试4.1 模型搭建方法4.2 调试与优化技巧三、教学方法本课程将采用以下多样化的教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1. 讲授法：通过生动的语言和形象的表达，向学生讲解AGV的基本概念、工作原理、分类及应用领域等理论知识，为学生奠定扎实的理论基础。
agv小车课程设计
agv小车课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解AGV小车的基本概念、工作原理及分类。
2. 学生能掌握AGV小车在工业自动化中的应用及其优势。
3. 学生能了解我国AGV小车的发展现状及趋势。
技能目标：1. 学生能运用所学的知识分析AGV小车的运行原理，进行简单的故障排查。
2. 学生能通过实际操作，掌握AGV小车的编程与控制方法。
3. 学生能运用团队协作的方式，完成AGV小车的设计与制作。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对工业自动化技术的兴趣，提高学生的创新意识和实践能力。
2. 培养学生关注我国智能制造产业发展，增强学生的国家意识。
3. 培养学生团队协作精神，提高学生的沟通与交流能力。
课程性质：本课程为实践性较强的学科课程，结合理论知识与实际操作，旨在培养学生的动手能力、创新能力和团队合作精神。
学生特点：学生具备一定的物理知识和动手能力，对新鲜事物充满好奇心，喜欢探究和实践。
教学要求：教师需注重理论与实践相结合，关注学生个体差异，提供个性化指导，鼓励学生积极参与，充分发挥学生的主体作用。
通过课程学习，使学生达到上述课程目标，为后续学习打下坚实基础。
二、教学内容1. AGV小车概述- 了解AGV小车的发展历程、分类及国内外应用现状。
- 引导学生认识AGV小车在智能制造领域的重要性。
2. AGV小车工作原理- 学习AGV小车的驱动系统、导航系统、控制系统等组成部分。
- 掌握AGV小车的基本工作原理及其相关技术。
3. AGV小车编程与控制- 学习AGV小车编程语言及编程方法。
- 掌握AGV小车的控制策略及运行模式。
4. AGV小车设计与制作- 学习AGV小车的设计原则和制作流程。
- 学生分组进行AGV小车的设计与制作，培养动手能力和团队协作精神。
5. AGV小车应用案例分析- 分析实际工业场景中AGV小车的应用案例，了解其优势及局限性。
- 探讨AGV小车在未来智能制造领域的发展趋势。
教学内容依据课程目标和教材章节进行安排，注重理论与实践相结合，使学生系统掌握AGV小车相关知识。
AGV智能小车循迹系统的建模与仿真.pptx
EdM D EdO
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•
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4 如何建立电机驱动模型？
目标：寻找输入电压与车轮速度（vlv
直流电机动态过程的微分方程如下：
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在分析小车处于转弯状态时的速度时不能 将小车当做质点，那么应该研究哪一点的速度？
位移=速度*时间，但M点的速度并不好直 接表示，因此考虑用位移之间的数量关系来表
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目标：需要寻找
关系。
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与电机直、接E控dO制均的与速O度点速vl度、vvor相相关关。，且 vo
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3 如何建立运动学模型？
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智能循迹避障小车讲课教案
智能循迹避障小车目录摘要引言第一章绪论1.1智能小车的背景1.2智能小车的现状第二章设计方案2.1设计任务2.2方案及轨道选择2.3智能小车元件介绍第三章硬件设计3.1总体设计3.2驱动电路3.3信号检测模块3.4主控线路第四章软件设计4.1主程序模块4.2电机驱动程序4.3循迹模块4.4避障模块第五章制作安装与调试作品总结致谢摘要利用红外对管检测黑线与障碍物，并以STC89C52单片机为控制芯片控制电动小汽车的速度及转向，从而实现自动循迹避障的功能。
其中小车驱动由L298N驱动电路完成，速度由单片机输出的PWM波控制。
关键词：智能小车；STC89C52单片机；L298N；红外对管引言2004年1月3日和1月24日肩负着人类探测火星使命的“勇气”号和“机遇”号在火星不同区域着陆，并于2004年4月5日和2004年4月26 日相继通过所有“考核标准”。
火星车能够在火星上自主行驶：当火星车发现值得探测的目标，它会驱动六个轮子向目标行驶；在检测到前进方向上的障碍后，火星车会去寻找可能的最佳路径。
据悉，中国的登月计划分三步进行：第一步，发射太空实验室和寻找贵重元素的月球轨道飞行器；第二步，实现太空机器人登月；第三步，载人登月。
随着“神舟”系列飞船和“嫦娥”月球探测卫星的成功发射，第一步接近成熟；第二步中太空机器人登月计划中的太空机器人应该能在月球上自主行驶，进行相关探测。
因此对于我国来说，类似于美国“勇气”号和“机遇”号火星车的智能车技术研究也显得迫在眉睫。
目前，城市交通的安全问题己引起各国政府有关部门的高度重视和全民的关注，专家、学者在分析城市交通事故的原因时，普遍认为事故原因主要包括：人员素质、运输车辆、道路环境和管理法规等四个方面，而车辆性能的提高即研发高性能的智能汽车是其中很重要的一个环节。
美国研究认为，包括智能汽车研究在内的智能运输系统对国家社会经济和交通运输有着巨大的影响，其意义和价值在于：大量减少公路交通堵塞和拥挤，降低汽车的油耗，可使城市交通堵塞和拥挤造成的损失分别减少25％-40％左右，大大提高了公路交通的安全性及运输效率，促进了交通运输业的繁荣发展。
循迹小车课程设计
循迹小车课程设计
循迹小车课程设计是一个涉及多个学科领域的项目，包括电子、控制理论、机械设计和人工智能等。
以下是一个可能的循迹小车课程设计大纲：
一、项目背景和目标
介绍循迹小车的概念和应用场景，如智能物流、无人驾驶等。
阐述项目目标，如实现自动循迹、避障、数据采集等功能。
二、硬件选型和搭建
选择合适的微控制器、电机、传感器等硬件设备。
设计并搭建小车的机械结构，确保稳定性和灵活性。
三、控制算法设计
介绍PID控制、模糊逻辑控制等常见控制算法。
根据需求选择合适的算法，并进行参数调整。
四、循迹功能实现
编写代码实现小车的自动循迹功能，包括路径识别、电机控制等。
通过调试和优化，提高小车循迹的准确性和稳定性。
五、避障功能实现
介绍超声波、红外等常见传感器及其工作原理。
编写代码实现小车的避障功能，包括障碍物检测、路径规划等。
通过实验验证避障功能的可靠性和准确性。
六、数据采集与分析
使用传感器采集小车运行过程中的数据，如速度、位置、时间等。
分析采集到的数据，评估小车的性能表现，为后续优化提供依据。
七、系统集成与调试
将所有模块集成到小车中，进行系统调试。
解决调试过程中遇到的问题，优化系统性能。
八、总结与展望
总结项目成果，分析优缺点。
提出改进和扩展的方向，为后续研究提供思路。
寻迹小车的教案
寻迹小车的教案教案标题：寻迹小车的教案教案目标：1. 学习如何设计和构建一个寻迹小车；2. 理解寻迹原理和传感器的工作原理；3. 培养学生的创造力和解决问题的能力；4. 提高学生的合作和团队合作能力。
教案步骤：引入活动：1. 向学生介绍寻迹小车的概念和应用领域，激发学生的兴趣；2. 展示一些寻迹小车的实际案例，让学生了解其功能和可能的应用。
理论学习：1. 解释寻迹原理：介绍寻迹小车使用红外线传感器来检测黑线，根据传感器的信号控制小车的运动；2. 介绍红外线传感器的工作原理：讲解红外线的发射和接收原理，以及如何利用红外线传感器来检测黑线；3. 解释如何将传感器与电机连接，以实现小车的运动控制。
实践操作：1. 分组让学生设计和构建寻迹小车的原型；2. 提供一些基础材料和工具，如电机、红外线传感器、电池盒、线路板等；3. 引导学生思考和讨论如何安装传感器和电机，如何编写程序控制小车的运动；4. 学生根据自己的设计和构思进行实践操作，完成寻迹小车的组装和调试。
实验测试：1. 设计一条黑线迷宫或赛道，让学生测试他们的寻迹小车；2. 学生根据小车的运行情况，调整传感器的灵敏度和程序的控制逻辑，使小车能够准确地跟踪黑线；3. 进行小组间的竞赛，看哪个小组的寻迹小车能够最快速、准确地完成任务。
总结和展示：1. 学生展示他们设计和构建的寻迹小车，分享他们的经验和困难；2. 引导学生总结他们在设计和实践过程中遇到的问题，以及如何解决这些问题；3. 鼓励学生思考寻迹小车的改进和应用，促进他们的创新思维和实践能力。
评估方法：1. 观察学生在实践操作中的参与程度和合作能力；2. 评估学生对寻迹原理和传感器工作原理的理解程度；3. 评估学生设计和构建寻迹小车的能力；4. 评估学生在测试和调试过程中解决问题的能力。
拓展活动：1. 鼓励学生设计和制作其他类型的智能小车，如避障小车、遥控小车等；2. 组织学生参加机器人竞赛或科技创新比赛，展示他们的作品和创意。
课程设计循迹小车
课程设计循迹小车一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握循迹小车的基本原理和制作方法，培养学生的动手能力和创新能力。
知识目标包括：了解循迹小车的工作原理、熟悉常见的电子元件及其功能、掌握基本的电路连接和编程技巧。
技能目标包括：能够独立完成循迹小车的组装、调试和编程，培养学生的动手能力和解决问题的能力。
情感态度价值观目标包括：培养学生对科学的兴趣和好奇心，增强学生的团队合作意识和环保意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括循迹小车的原理、组成和制作方法。
首先，介绍循迹小车的工作原理，让学生了解其运行机制。
其次，讲解循迹小车的组成，包括电子元件、电路连接和编程等方面。
最后，教授学生如何动手制作循迹小车，培养学生的实际操作能力。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程采用多种教学方法相结合的方式。
首先，运用讲授法，向学生讲解循迹小车的基本原理和制作方法。
其次，通过讨论法，引导学生进行思考和交流，提高学生的理解能力。
再次，运用案例分析法，分析实际案例，使学生更好地掌握知识。
最后，利用实验法，让学生亲自动手操作，培养学生的实践能力。
四、教学资源为了支持教学内容的实施，我们将选择和准备以下教学资源。
教材：《循迹小车制作教程》，为学生提供基本的学习资料。
参考书：《电子制作入门》、《编程技巧与应用》等，为学生提供更多的学习参考。
多媒体资料：制作PPT和视频教程，为学生提供直观的学习资源。
实验设备：准备循迹小车制作所需的电子元件、工具和设备，为学生提供实践操作的机会。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，我们将采用多种评估方式。
平时表现方面，将根据学生在课堂上的参与度、提问和回答问题的积极性等给予评分。
作业方面，将根据学生完成作业的质量、创新性和准确性等进行评分。
考试方面，将设置选择题、填空题、简答题和综合分析题等多种题型，全面测试学生对知识的掌握和应用能力。
此外，还将设置实验操作考核，评估学生的动手能力和实验技能。
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位移=速度*时间，但M点的速度并不好直 接表示，因此考虑用位移之间的数量关系来表
示 EdM 。
EdM D sin EdO
目标：需要寻找
关系。
、EdO 与速度之间的
与电机直、接E控dO制均的与速O度点速vl度、vvor相相关关。，且 vo
代D入方0.程5;得vc： 0.75;
1/10 A 10 / 3
5 / 3
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0 3
机电一体化产品的组成：机械本体，传 感器，控制系统，驱动器。
此次建模分为两部分：建立运动学模型和 建立电机驱动模型。
电机驱动模型要得到的是输入电压与速度 （转速）之间的关系。
运动学模型要得到的是速度与 EdM （位
移）之间的关系。 最后将两个模型整合形成最终的数学模型。
3 如何建立运动学模型？
目标：寻找 EdM 与速度之间的关系。
5 如何整合模型？
经过问题3和4的解答，分别得到了运动学模型和电机驱动模型，但由于中间变量速度没有统
一，仍不能直接将其组合在一起。
为了简化推导过程，以匀速直线运动为例。在没有外部 扰动的情况下，左右电机的给定信号相等，
即 Ul U r Uc ，在此作用下小车产生速度 vc可
视为常数。当外部扰动使小车偏离预定路径时，给定信号将
分别加减一个纠偏控制量 U / 2 ，
EdM D EdO
EdO (vl vr ) / 2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ / L
即 Ul Uc U / 2,Ur Uc U / 2 相应的电机
输出速度为：
V (s) /U (s) k /( ms 1)
vl vc v / 2, vr vc v / 2, vr vl v, vr vl 2vc
数学建模
王嘉津
问题
该系统的输入和输出是什么？ 系统建模的思路？ 如何建立运动学模型？ 如何建立电机驱动模型？ 如何整合模型？
1 输入和输出是什么？
针对对系统的哪一部分建模？
EdM
1 该系统的输入和输出是什么？
仿真的目的：找到合适的控制器，使小车 及时修正偏差，达到较好的循迹性能。
V (s) / U (s) k /( ms 1) EdM D EdO
EdO vc
v / L
U 如何得到？
SIMULINK建模与仿真
周博文
1 .状态传递函数
根据前面同学建立的系统模 型整理，可以得出系统状态 矩微分方程。
选择状态变量x1=△v，x2=θ，x3=Edm， 并令输入u=△U，输出y=Edm。可以得 到系统的状态矩阵如下
AGV智能小车循迹系统的 建模与仿真
汇报人： 田佳豪 王嘉津 周博文 邹星星
1
AGV智能小车简 述
AGV智能小车简述
AGV(Automatic Guided Vehicle)智能小车又称自动导引车，是一种 在计算机监控下，根据具体规划和作业要求完成取货、送货、充电等任务 的无人驾驶自动化车辆。
此时忽略车体质量、摩擦阻力对车速的影响，则电机的理想空载转速=车轮转速。 理想空载表示负载转矩为零。则：
n(s) /U (s) Kc /( m es2 ms 1)
对于直流伺服电机， e m , v n 2r, k Kc 2r
最终的电机驱动模型如下
V (s) /U (s) k /( ms 1)
v
1 v
k
U
m
m
v / L
E dm
D
v
vc
L
1/ m 0
A
1/ L
0
D / L vc
C 0 0 1
0 k / m
0 ,
B
0
,
0 0
2.系统可控性分析
将小车与电机的相关参数
m 10; k 70; L 0.3;
由于 很小，则 sin
于是最终运动学模型如下：
EdM D EdO
EdO (vl vr ) / 2
v / L
4 如何建立电机驱动模型？
目标：寻找输入电压与车轮速度（vlv
直流电机动态过程的微分方程如下：
r）之间的关系。
m e n m n n Kc U a K f Tc
t
0
dt
0
vo / R (vl vr ) / 2R R L(vl vr ) / 2(vr vl )
v / L
3 如何建立运动学模型？
t
t
EdO X 0 0 vOxdt X 0 0 vO sindt
EdO vO sin (vl vr ) sin / 2
此模型是一个非线性系统，但由于小车是在确定路线上 运行的，它的纠偏过程可视为在给定信号基础上增加一个微 小的控制量，因而这样一个非线性化系统就可以采用小偏差 线性化的方法将其转化为线性系统。于是有
V (s) / U (s) k /( ms 1)
5 如何整合模型？
此时得到最终数学模型如下：
那么只需要观测小车运行中偏差量变化的 状态，便可评估控制器的优劣。
因此输出量应选择为能反映小车偏离轨道 程度的变量。
输出量： EdM
当小车修正偏差进行转弯时，是通过后轮 （驱动轮）的转速差实现的，决定后轮转速的 是电机的电枢电压。
输入量：电枢电压
建模的实质：反映输入电压与 EdM 之间
的关系。
2 系统建模的思路？
AGV智能小车简述
AGV智能小车是一种以电池为动力，装有电磁导引设备或光学导引设 备，能够自动沿着预定轨道行驶的自动化车辆。
应用 AGV 小车具有以下优势： （1）可以减少捡取货物、搬运货物的劳动力，提高劳动效率。 （2）搬运货物时，小车自身不易与周边加工设备发生碰撞，降低了生 产事故的发生率。 （3）能够与机器人、堆垛机等自动化设备完美配合作业，且能够实现 对货物的实时跟踪，大大减少货物丢失的发生率。 （4）耗电量小，无噪声污染。