基于移动机器人的基础性研究
摘要
移动机器人是一种能够通过传感器感知外界环境和自身状态，实现有障碍物的环境中根据要求进行自主运动，从而完成一定作业功能的机器人系统。
本论文主要介绍研究的是基于Basic Stamp 2(BS2)微控制器的移动小车。BASIC Stamp是由美国Parallax 公司自1992年起所提创的一种微控制器，此种微控制器与其他微控制器不同的地方在于：微控制器（BASIC Stamp）中的ROM 内存内建了一套小型、特有的BASIC 编程语言直译器，称为：PBASIC 。借助PBASIC 想开发、撰写微控器应用的设计者，只要学会、具备BASIC 编程语言的撰写能力，就能够用其开发出嵌入式系统所用的控制应用编程，大幅降低了嵌入式设计的技能学习门槛。研究主要是从基础角度认识、利用BS2微控制器移动小车，故而主要从利用小车实现巡航、触须导航、红外线导航、QTI 巡线导航的过程，认识BS2移动小车，熟悉嵌入式设计技能。
关键词：移动小车，导航，Basic Stamp 2，PBASIC
第1页
Mobile robot based on fundamental research
Abstract
Mobile robot is able to perceive the external environment through sensors and their own state, there are obstacles in the environment to achieve, in accordance with the requirements of voluntary movement, in order to complete a certain job functions of the robot system. This paper introduces the study is based on the Basic Stamp 2 (BS2) microcontroller for mobilecar. Parallax BASIC Stamp by the United States since 1992, the company created a micro-controller is proposed that such micro-controller and the other is that different parts of the microcontroller: microcontroller (BASIC Stamp) built-in ROM memory A small, unique BASIC programming language interpreter, called: PBASIC.With PBASIC who want to develop, write microcontroller applications, the designer, as long as the Society, with the BASIC programming language, writing skills, we can use it to develop embedded control applications used in the system programming, embedded design greatly reduces the learning curve of skills . From the perspective of research knowledge base, the use of mobile car BS2 microcontroller and therefore the main achieved from the use of car cruise, tentacles navigation, infrared navigation, QTI transmission line navigation of the process, understanding BS2 moving car, familiar with embedded design skills.
Key words:mobile car, navigation, Basic Stamp 2, PBASIC
第2页
目录
第一章 第二章
绪论............................................................................................................ 5 组装及测试宝贝车机器人 . ........................................................................... 6
【3】
2.1. 组装宝贝车机器人 . ........................................................................................ 6 2.1.1. 任务一：组装宝贝车机器人......................................................................... 6 2.1.2. 2.1.3. 2.1.4. 第三章 3.1. 3.1.1. 3.1.2. 3.1.3. 3.2. 3.2.1. 3.2.2. 3.2.3. 第四章 4.1
任务二：重新测试伺服电机......................................................................... 6 任务三：开始/复位指示电路和编程............................................................. 6 任务四：测试带有调试终端的速度控制 ....................................................... 6 宝贝车机器人巡航控制................................................................................ 7 任务概述【4】 . ...................................................................................................... 7 基本的动作：向前，向后，左转，右转和原地旋转； ......................................... 7 调节任务1的运动，使动作更加精确； .............................................................. 7 使机器人由突然启动或停止变为逐步加速或减速运动。...................................... 7 任务实现相关数据.............................................................................................. 7 通过线性区的册来那个可以得出： ..................................................................... 7 伺服电机调试..................................................................................................... 7 变速行驶............................................................................................................ 7
机器人触觉导航 .......................................................................................... 8 任务一：安装并测试机器人的胡须【5】................................................................. 8
4.2 任务二：实地测试胡须....................................................................................... 8 4.3. 任务三：通过胡须导航【6】 .................................................................................. 9 4.4. 任务四：当小车卡住时的人工智能和判断........................................................... 9 第五章 红外线导航 ............................................................................................... 10 5.1 5.2 5.3. 5.4. 5.5. 5.6. 5.7.
红外导航简介【7】 .............................................................................................. 10 任务一：搭建并测试红外IR 发射和探测器对 ................................................... 10 任务二：物体检测和实地红外测试 ................................................................... 10 任务三：探测和避开障碍物.............................................................................. 11 任务四：跟踪尾随............................................................................................ 11 任务五：俯视的探测器..................................................................................... 11 对红外线导航任务的改进 ................................................................................. 11
1、遇到的问题 . .............................................................................................................. 11 2、解决方法 .................................................................................................................. 11 第六章 黑线巡航................................................................................................... 12 6.1. 任务简介： ...................................................................................................... 12 6.2. 黑线巡航任务一：............................................................................................ 12 6.2.1. 任务目的： ............................................................................................... 12 1、完成对和黑线的辨别，并通过黑线导航 . .................................................................... 12 2、任务分析： . .............................................................................................................. 12 3、任务实现 .................................................................................................................. 12 6.2.2. 对黑线巡航任务一的改进 .......................................................................... 12 1、遇到的问题： ........................................................................................................... 12
第3页
2、解决方案： . .............................................................................................................. 12 6.3. 黑线巡航任务二 ............................................................................................... 12 6.3.1. 任务目的： ............................................................................................... 12 1、 完成对和黑线的辨别，并通过黑线导航，实现规定轨迹巡航............................. 12 2、 任务分析： ...................................................................................................... 12 3、 任务实现.......................................................................................................... 12 6.3.2. 对黑线巡航任务二的改进 .......................................................................... 12 1、遇到的问题： ........................................................................................................... 12 2、 解决方案： ...................................................................................................... 12 第七章 第八章 第九章
结论.......................................................................................................... 13 参考文献................................................................................................... 14 谢辞.......................................................................................................... 15
第4页
第一章 绪论
1.1. 发展史
【1】
60年代后期，美国和苏联为完成月球探测计划，研制并应用了移动机器人。美国
“探测者”3号, 其操作器在地面的遥控下，完成了在月球上挖沟和执行其他任务。苏联的“登月者”20号在无人驾驶的情况下降落在月球表面，操作器在月球表面钻削岩石，并把土壤和岩石样品装进回收容器并送回地球。70年代初期，日本早稻田大学研制出具有仿人功能的两足步行机器人。为适应原子能利用和海洋开发的需要，极限作业机器人和水下机器人也发展较快。
移动机器人随其应用环境和移动方式的不同，研究内容也有很大差别。其共同的基本技术有传感器技术、移动技术、操作器、控制技术、人工智能等方面。它有相当于人的眼、耳、皮肤的视觉传感器、听觉传感器和触觉传感器。移动机构有轮式（如四轮式、两轮式、全方向式、履带式）、足式（如 6足、4足、2足）、混合式(用轮子和足) 、特殊式(如吸附式、轨道式、蛇式) 等类型。轮子适于平坦的路面，足式移动机构适于山岳地带和凹凸不平的环境。移动机器人的控制方式从遥控、监控向自治控制发展，综合应用机器视觉、问题求解、专家系统等人工智能等技术研制自治型移动机器人。
1.2. 应用领域
【2】
移动机器人具有移动功能，在代替人从事危险、恶劣（如辐射、有毒等）环境下作
业和人所不及的（如宇宙空间、水下等）环境作业方面，比一般机器人有更大的机动性、灵活性。除用于宇宙探测、海洋开发和原子能等领域外，在工厂自动化、建筑、采矿、排险、军事、服务、农业等方面也有广泛的应用前景。
第5页
第二章 组装及测试宝贝车机器人
2.1. 组装宝贝车机器人
【3】
2.1.1. 任务一：组装宝贝车机器人 2.1.2. 任务二：重新测试伺服电机 2.1.3. 任务三：开始/复位指示电路和编程 2.1.4. 任务四：测试带有调试终端的速度控制
图2-1 安装好的宝贝车机器人
注意事项：由于本课程使用的小车已装好，所以实际没有进行此项操作，故操作步骤略
第6页
第三章 宝贝车机器人巡航控制
3.1. 任务概述
【4】
3.1.1. 基本的动作：向前，向后，左转，右转和原地旋转； 3.1.2. 调节任务1的运动，使动作更加精确；
3.1.3. 使机器人由突然启动或停止变为逐步加速或减速运动。
3.2. 任务实现相关数据
3.2.1. 通过线性区的册来那个可以得出：
1、当时，小车直行u 1+u2=1500
2、当时，两电机同速同向转动，小车转弯 u 1=u2
3、当直行时，需要调整由于电机本身存在的互异性而产生的转速差补偿2-3
4、匀变速可用于小车航线稳定微调
3.2.2. 伺服电机调试
1、工作曲线：基本线性
2、转速差：反向同脉宽工作，转速差2-3，偏右 3、90度转弯：for 循环，0-18至22
3.2.3. 变速行驶
1、做法：通过线性调整脉宽，达到变速行驶的目的 2、目的：使得行驶更平稳
第7页
第四章 机器人触觉导航
4.1 任务一：安装并测试机器人的胡须
【5】
拆掉连接主板到前支架的两颗螺钉 参考图5-2，进行下面操作
螺钉依次穿过尼龙垫圈、½″圆形套管 螺钉穿过主板上的圆孔之后，拧进主板下面的支架中，但不要拧紧
把须状金属丝的其中一个钩在尼龙垫圈之上，另一个钩在尼龙垫圈之下，调整它们的位置使它们横向交叉但又不接触 拧紧螺钉到支架上
图4-1安装机器人胡须
4.2 任务二：实地测试胡须
所需元件：
220Ω电阻（红-红-棕）
红色LED
如下图搭建LED 胡须测试电路
图4-2LED 胡须测试电路示意图
第8页
编程进行程序测试
4.3. 任务三：通过胡须导航
【6】
编程使宝贝车基于胡须的触觉导航
宝贝车用它的一根或者两根胡须碰障碍物，当遇到障碍物时它会知道。一旦胡须探测到碰
到障碍物，导航程序和子程序将使小车倒退和旋转；故此处主要进行设计的是选择判断程序：
4.4. 任务四：当小车卡住时的人工智能和判断
当宝贝车进入墙角时，左胡须触墙，于是它右转。当小车再向前行走，右胡须
触墙，于是左转。然后它又前进又会碰到左墙，再次碰到右墙…等，直到有
人把它从困境中解救出来。
第9页
第五章 红外线导航
5.1 红外导航简介
【7】
宝贝车机器人上建立的红外物体探测系统在许多方面就像汽车的前灯。当汽车前灯的射出的光从障碍物体反射回来时，你的眼睛发现障碍物体，然后你的大脑处理这些信息，并据此控制你的身体引导汽车。宝贝车机器人使用红外线两极管LED 作为前灯，如图7-1所示。他们发射红外光，在一些情况下，红外线从物体反射从机器人前进的方向折回。宝贝车机器人的眼睛是红外检测器。红外检测器发出信号来表明它们是否检测到从物体反射回的红外线。宝贝车机器人的大脑，MCS-51微控制器据此做出判断并基于这个传感器的输入控制伺服电机。
5.2 任务一：搭建并测试红外IR 发射和探测器对
按照下图连接电路
图5-1左侧和右侧IR 组
测试红外发射探测器
5.3. 任务二：物体检测和实地红外测试
第10页
5.4. 任务三：探测和避开障碍物
有关IR 检测器的一个有趣的事是它们的输出与触须的输出非常相象。没有检测到物体时，输出为高，检测到物体时，输出为低。利用这个原理，我们可以进行编程，来完成任务目的。
5.5. 任务四：跟踪尾随
5.6. 任务五：俯视的探测器
前边设计的主要是探测到障碍物，避障；这里主要是探测没有障碍物时，下车能够做出相应的反应。
5.7. 对红外线导航任务的改进
1、遇到的问题
1.1、导航仪对障碍物敏感度太高（导航精度差）
1.2、伴随指令实现不完整（目标丢失）
2、解决方法
2.1、调整红外线发射和接收器的相对角度
2.2、目标丢失后，进行原地回转搜索，重新定位
第11页
第六章 黑线巡航
6.1. 任务简介：
利用QTI 探测黑色胶带，实现巡航目的
6.2. 黑线巡航任务一：
6.2.1. 任务目的：
1、完成对和黑线的辨别，并通过黑线导航
2、任务分析：
2.1、黑线探测
2.2、位置判断
2.3、微调&粗调
3、任务实现
6.2.2. 对黑线巡航任务一的改进
1、遇到的问题：
1.1、航线调整突兀（停顿调整）
1.2、巡航易脱离轨迹
2、解决方案：
2.1、小角度调整（小差速航线调整）
2.2、减慢巡航速度
6.3. 黑线巡航任务二
6.3.1. 任务目的：
1、 完成对和黑线的辨别，并通过黑线导航，实现规定轨迹巡航
2、 任务分析：
2.1、 黑线探测
2.2、 位置判断
2.3、 微调&粗调
2.4、 规定点原地转弯
3、 任务实现
规定点原地转弯：在探测到规定点后，继续前进一小段距离，然后原地
转弯，转角135度
6.3.2. 对黑线巡航任务二的改进
1、遇到的问题：
1.1、 对印刷黑线不敏感
2、 解决方案：
2.1、利用螺母垫低传感器位置
第12页
第七章 结论
本课程属于移动小车研究的基础课程，主要目的是能够让学生了解、熟悉移动小车的工作原理及工作机制。通过课程了解微控制器BASIC Stamp的特性，以及如何使用微控制器，编写代码实现所需功能。同时在实践过程，提高学生的动手能力，进而促进学生创新能力的提高。
课程学习主要通过完成课堂任务的的方式进行学习。主要我们做的课程任务有，实现小车巡航、利用触须进行导航、利用红外进行导航、利用qti 进行巡线导航。针对不同的任务，我们依照装配任务原件、设计程序代码、初步实践，调试优化代码、思考创新的顺序进行试验研究。由于实验任务相对较简单，所以总体试验进行比较顺利，只是在某些特殊方向略有欠缺。
通过课堂实践，我们对微控制器的作用方式有了较深了解。熟悉了它的运行特性，以及运行特点。完成课堂任务的的过程中，我们了解并实际操作了相关导航小车的设计和运转，在实际操作过程遇到了线路连接错误、串接，程序代码语法错误、设计效率低、精度低等问题。在调试程序反馈优化代码的过程中，我们通过实际操作，加强了对PBASIC 的熟悉和掌握。通过不断重复反馈调试，我们寻找到了相应的解决方法。这一过程极大的提高了我们的动手能力，同时提高了我们应对困难的能力。过程中我们对出现问题的分析，提出自己的修改意见并进行实际尝试，也提升了我们的课程兴趣。优化过程中，提出我们自己的见解，也增加了学生的创新思维，有助于以后更加深入课程的学习和自身科研能力的初步构建。
移动平台的完整实现，基于整个平台的完整性。故而保证整个平台的完整实现是相当必要的。对于移动平台的创新性，主要体现在微控制器的程序设计以及传感器的必要配合。程序设计应该符合任务要求，并且能够快速有效的达到任务目的。设计时应该分析程序实现效率以及实现过程对传感器的要求，以实际环境为基础优化设计理念，使程序高效、有序运行。
第13页
第八章 参考文献
[1] 百度百科
[2] 德普施科技《基础机器人学
和宝贝机器人》[J]
第14页
第九章 谢辞
1. 由衷感谢张培艳老师在课程学习过程中的指导；
2. 感谢队友蔡正祥共同完成课程学习，以及共同对实践过程出现问题的解决；
3. 感谢王鹏同学对论文写作要求的指导。
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基于移动机器人的基础性研究
摘要
移动机器人是一种能够通过传感器感知外界环境和自身状态，实现有障碍物的环境中根据要求进行自主运动，从而完成一定作业功能的机器人系统。
本论文主要介绍研究的是基于Basic Stamp 2(BS2)微控制器的移动小车。BASIC Stamp是由美国Parallax 公司自1992年起所提创的一种微控制器，此种微控制器与其他微控制器不同的地方在于：微控制器（BASIC Stamp）中的ROM 内存内建了一套小型、特有的BASIC 编程语言直译器，称为：PBASIC 。借助PBASIC 想开发、撰写微控器应用的设计者，只要学会、具备BASIC 编程语言的撰写能力，就能够用其开发出嵌入式系统所用的控制应用编程，大幅降低了嵌入式设计的技能学习门槛。研究主要是从基础角度认识、利用BS2微控制器移动小车，故而主要从利用小车实现巡航、触须导航、红外线导航、QTI 巡线导航的过程，认识BS2移动小车，熟悉嵌入式设计技能。
关键词：移动小车，导航，Basic Stamp 2，PBASIC
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Mobile robot based on fundamental research
Abstract
Mobile robot is able to perceive the external environment through sensors and their own state, there are obstacles in the environment to achieve, in accordance with the requirements of voluntary movement, in order to complete a certain job functions of the robot system. This paper introduces the study is based on the Basic Stamp 2 (BS2) microcontroller for mobilecar. Parallax BASIC Stamp by the United States since 1992, the company created a micro-controller is proposed that such micro-controller and the other is that different parts of the microcontroller: microcontroller (BASIC Stamp) built-in ROM memory A small, unique BASIC programming language interpreter, called: PBASIC.With PBASIC who want to develop, write microcontroller applications, the designer, as long as the Society, with the BASIC programming language, writing skills, we can use it to develop embedded control applications used in the system programming, embedded design greatly reduces the learning curve of skills . From the perspective of research knowledge base, the use of mobile car BS2 microcontroller and therefore the main achieved from the use of car cruise, tentacles navigation, infrared navigation, QTI transmission line navigation of the process, understanding BS2 moving car, familiar with embedded design skills.
Key words:mobile car, navigation, Basic Stamp 2, PBASIC
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目录
第一章 第二章
绪论............................................................................................................ 5 组装及测试宝贝车机器人 . ........................................................................... 6
【3】
2.1. 组装宝贝车机器人 . ........................................................................................ 6 2.1.1. 任务一：组装宝贝车机器人......................................................................... 6 2.1.2. 2.1.3. 2.1.4. 第三章 3.1. 3.1.1. 3.1.2. 3.1.3. 3.2. 3.2.1. 3.2.2. 3.2.3. 第四章 4.1
任务二：重新测试伺服电机......................................................................... 6 任务三：开始/复位指示电路和编程............................................................. 6 任务四：测试带有调试终端的速度控制 ....................................................... 6 宝贝车机器人巡航控制................................................................................ 7 任务概述【4】 . ...................................................................................................... 7 基本的动作：向前，向后，左转，右转和原地旋转； ......................................... 7 调节任务1的运动，使动作更加精确； .............................................................. 7 使机器人由突然启动或停止变为逐步加速或减速运动。...................................... 7 任务实现相关数据.............................................................................................. 7 通过线性区的册来那个可以得出： ..................................................................... 7 伺服电机调试..................................................................................................... 7 变速行驶............................................................................................................ 7
机器人触觉导航 .......................................................................................... 8 任务一：安装并测试机器人的胡须【5】................................................................. 8
4.2 任务二：实地测试胡须....................................................................................... 8 4.3. 任务三：通过胡须导航【6】 .................................................................................. 9 4.4. 任务四：当小车卡住时的人工智能和判断........................................................... 9 第五章 红外线导航 ............................................................................................... 10 5.1 5.2 5.3. 5.4. 5.5. 5.6. 5.7.
红外导航简介【7】 .............................................................................................. 10 任务一：搭建并测试红外IR 发射和探测器对 ................................................... 10 任务二：物体检测和实地红外测试 ................................................................... 10 任务三：探测和避开障碍物.............................................................................. 11 任务四：跟踪尾随............................................................................................ 11 任务五：俯视的探测器..................................................................................... 11 对红外线导航任务的改进 ................................................................................. 11
1、遇到的问题 . .............................................................................................................. 11 2、解决方法 .................................................................................................................. 11 第六章 黑线巡航................................................................................................... 12 6.1. 任务简介： ...................................................................................................... 12 6.2. 黑线巡航任务一：............................................................................................ 12 6.2.1. 任务目的： ............................................................................................... 12 1、完成对和黑线的辨别，并通过黑线导航 . .................................................................... 12 2、任务分析： . .............................................................................................................. 12 3、任务实现 .................................................................................................................. 12 6.2.2. 对黑线巡航任务一的改进 .......................................................................... 12 1、遇到的问题： ........................................................................................................... 12
第3页
2、解决方案： . .............................................................................................................. 12 6.3. 黑线巡航任务二 ............................................................................................... 12 6.3.1. 任务目的： ............................................................................................... 12 1、 完成对和黑线的辨别，并通过黑线导航，实现规定轨迹巡航............................. 12 2、 任务分析： ...................................................................................................... 12 3、 任务实现.......................................................................................................... 12 6.3.2. 对黑线巡航任务二的改进 .......................................................................... 12 1、遇到的问题： ........................................................................................................... 12 2、 解决方案： ...................................................................................................... 12 第七章 第八章 第九章
结论.......................................................................................................... 13 参考文献................................................................................................... 14 谢辞.......................................................................................................... 15
第4页
第一章 绪论
1.1. 发展史
【1】
60年代后期，美国和苏联为完成月球探测计划，研制并应用了移动机器人。美国
“探测者”3号, 其操作器在地面的遥控下，完成了在月球上挖沟和执行其他任务。苏联的“登月者”20号在无人驾驶的情况下降落在月球表面，操作器在月球表面钻削岩石，并把土壤和岩石样品装进回收容器并送回地球。70年代初期，日本早稻田大学研制出具有仿人功能的两足步行机器人。为适应原子能利用和海洋开发的需要，极限作业机器人和水下机器人也发展较快。
移动机器人随其应用环境和移动方式的不同，研究内容也有很大差别。其共同的基本技术有传感器技术、移动技术、操作器、控制技术、人工智能等方面。它有相当于人的眼、耳、皮肤的视觉传感器、听觉传感器和触觉传感器。移动机构有轮式（如四轮式、两轮式、全方向式、履带式）、足式（如 6足、4足、2足）、混合式(用轮子和足) 、特殊式(如吸附式、轨道式、蛇式) 等类型。轮子适于平坦的路面，足式移动机构适于山岳地带和凹凸不平的环境。移动机器人的控制方式从遥控、监控向自治控制发展，综合应用机器视觉、问题求解、专家系统等人工智能等技术研制自治型移动机器人。
1.2. 应用领域
【2】
移动机器人具有移动功能，在代替人从事危险、恶劣（如辐射、有毒等）环境下作
业和人所不及的（如宇宙空间、水下等）环境作业方面，比一般机器人有更大的机动性、灵活性。除用于宇宙探测、海洋开发和原子能等领域外，在工厂自动化、建筑、采矿、排险、军事、服务、农业等方面也有广泛的应用前景。
第5页
第二章 组装及测试宝贝车机器人
2.1. 组装宝贝车机器人
【3】
2.1.1. 任务一：组装宝贝车机器人 2.1.2. 任务二：重新测试伺服电机 2.1.3. 任务三：开始/复位指示电路和编程 2.1.4. 任务四：测试带有调试终端的速度控制
图2-1 安装好的宝贝车机器人
注意事项：由于本课程使用的小车已装好，所以实际没有进行此项操作，故操作步骤略
第6页
第三章 宝贝车机器人巡航控制
3.1. 任务概述
【4】
3.1.1. 基本的动作：向前，向后，左转，右转和原地旋转； 3.1.2. 调节任务1的运动，使动作更加精确；
3.1.3. 使机器人由突然启动或停止变为逐步加速或减速运动。
3.2. 任务实现相关数据
3.2.1. 通过线性区的册来那个可以得出：
1、当时，小车直行u 1+u2=1500
2、当时，两电机同速同向转动，小车转弯 u 1=u2
3、当直行时，需要调整由于电机本身存在的互异性而产生的转速差补偿2-3
4、匀变速可用于小车航线稳定微调
3.2.2. 伺服电机调试
1、工作曲线：基本线性
2、转速差：反向同脉宽工作，转速差2-3，偏右 3、90度转弯：for 循环，0-18至22
3.2.3. 变速行驶
1、做法：通过线性调整脉宽，达到变速行驶的目的 2、目的：使得行驶更平稳
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第四章 机器人触觉导航
4.1 任务一：安装并测试机器人的胡须
【5】
拆掉连接主板到前支架的两颗螺钉 参考图5-2，进行下面操作
螺钉依次穿过尼龙垫圈、½″圆形套管 螺钉穿过主板上的圆孔之后，拧进主板下面的支架中，但不要拧紧
把须状金属丝的其中一个钩在尼龙垫圈之上，另一个钩在尼龙垫圈之下，调整它们的位置使它们横向交叉但又不接触 拧紧螺钉到支架上
图4-1安装机器人胡须
4.2 任务二：实地测试胡须
所需元件：
220Ω电阻（红-红-棕）
红色LED
如下图搭建LED 胡须测试电路
图4-2LED 胡须测试电路示意图
第8页
编程进行程序测试
4.3. 任务三：通过胡须导航
【6】
编程使宝贝车基于胡须的触觉导航
宝贝车用它的一根或者两根胡须碰障碍物，当遇到障碍物时它会知道。一旦胡须探测到碰
到障碍物，导航程序和子程序将使小车倒退和旋转；故此处主要进行设计的是选择判断程序：
4.4. 任务四：当小车卡住时的人工智能和判断
当宝贝车进入墙角时，左胡须触墙，于是它右转。当小车再向前行走，右胡须
触墙，于是左转。然后它又前进又会碰到左墙，再次碰到右墙…等，直到有
人把它从困境中解救出来。
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第五章 红外线导航
5.1 红外导航简介
【7】
宝贝车机器人上建立的红外物体探测系统在许多方面就像汽车的前灯。当汽车前灯的射出的光从障碍物体反射回来时，你的眼睛发现障碍物体，然后你的大脑处理这些信息，并据此控制你的身体引导汽车。宝贝车机器人使用红外线两极管LED 作为前灯，如图7-1所示。他们发射红外光，在一些情况下，红外线从物体反射从机器人前进的方向折回。宝贝车机器人的眼睛是红外检测器。红外检测器发出信号来表明它们是否检测到从物体反射回的红外线。宝贝车机器人的大脑，MCS-51微控制器据此做出判断并基于这个传感器的输入控制伺服电机。
5.2 任务一：搭建并测试红外IR 发射和探测器对
按照下图连接电路
图5-1左侧和右侧IR 组
测试红外发射探测器
5.3. 任务二：物体检测和实地红外测试
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5.4. 任务三：探测和避开障碍物
有关IR 检测器的一个有趣的事是它们的输出与触须的输出非常相象。没有检测到物体时，输出为高，检测到物体时，输出为低。利用这个原理，我们可以进行编程，来完成任务目的。
5.5. 任务四：跟踪尾随
5.6. 任务五：俯视的探测器
前边设计的主要是探测到障碍物，避障；这里主要是探测没有障碍物时，下车能够做出相应的反应。
5.7. 对红外线导航任务的改进
1、遇到的问题
1.1、导航仪对障碍物敏感度太高（导航精度差）
1.2、伴随指令实现不完整（目标丢失）
2、解决方法
2.1、调整红外线发射和接收器的相对角度
2.2、目标丢失后，进行原地回转搜索，重新定位
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第六章 黑线巡航
6.1. 任务简介：
利用QTI 探测黑色胶带，实现巡航目的
6.2. 黑线巡航任务一：
6.2.1. 任务目的：
1、完成对和黑线的辨别，并通过黑线导航
2、任务分析：
2.1、黑线探测
2.2、位置判断
2.3、微调&粗调
3、任务实现
6.2.2. 对黑线巡航任务一的改进
1、遇到的问题：
1.1、航线调整突兀（停顿调整）
1.2、巡航易脱离轨迹
2、解决方案：
2.1、小角度调整（小差速航线调整）
2.2、减慢巡航速度
6.3. 黑线巡航任务二
6.3.1. 任务目的：
1、 完成对和黑线的辨别，并通过黑线导航，实现规定轨迹巡航
2、 任务分析：
2.1、 黑线探测
2.2、 位置判断
2.3、 微调&粗调
2.4、 规定点原地转弯
3、 任务实现
规定点原地转弯：在探测到规定点后，继续前进一小段距离，然后原地
转弯，转角135度
6.3.2. 对黑线巡航任务二的改进
1、遇到的问题：
1.1、 对印刷黑线不敏感
2、 解决方案：
2.1、利用螺母垫低传感器位置
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第七章 结论
本课程属于移动小车研究的基础课程，主要目的是能够让学生了解、熟悉移动小车的工作原理及工作机制。通过课程了解微控制器BASIC Stamp的特性，以及如何使用微控制器，编写代码实现所需功能。同时在实践过程，提高学生的动手能力，进而促进学生创新能力的提高。
课程学习主要通过完成课堂任务的的方式进行学习。主要我们做的课程任务有，实现小车巡航、利用触须进行导航、利用红外进行导航、利用qti 进行巡线导航。针对不同的任务，我们依照装配任务原件、设计程序代码、初步实践，调试优化代码、思考创新的顺序进行试验研究。由于实验任务相对较简单，所以总体试验进行比较顺利，只是在某些特殊方向略有欠缺。
通过课堂实践，我们对微控制器的作用方式有了较深了解。熟悉了它的运行特性，以及运行特点。完成课堂任务的的过程中，我们了解并实际操作了相关导航小车的设计和运转，在实际操作过程遇到了线路连接错误、串接，程序代码语法错误、设计效率低、精度低等问题。在调试程序反馈优化代码的过程中，我们通过实际操作，加强了对PBASIC 的熟悉和掌握。通过不断重复反馈调试，我们寻找到了相应的解决方法。这一过程极大的提高了我们的动手能力，同时提高了我们应对困难的能力。过程中我们对出现问题的分析，提出自己的修改意见并进行实际尝试，也提升了我们的课程兴趣。优化过程中，提出我们自己的见解，也增加了学生的创新思维，有助于以后更加深入课程的学习和自身科研能力的初步构建。
移动平台的完整实现，基于整个平台的完整性。故而保证整个平台的完整实现是相当必要的。对于移动平台的创新性，主要体现在微控制器的程序设计以及传感器的必要配合。程序设计应该符合任务要求，并且能够快速有效的达到任务目的。设计时应该分析程序实现效率以及实现过程对传感器的要求，以实际环境为基础优化设计理念，使程序高效、有序运行。
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第八章 参考文献
[1] 百度百科
[2] 德普施科技《基础机器人学
和宝贝机器人》[J]
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第九章 谢辞
1. 由衷感谢张培艳老师在课程学习过程中的指导；
2. 感谢队友蔡正祥共同完成课程学习，以及共同对实践过程出现问题的解决；
3. 感谢王鹏同学对论文写作要求的指导。
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