ATmega16单片机分拣搬运机器人的设计与实现(7)
a）舵机驱动轮式移动机器人，轮子直径≤80mm。参加无差别组的直流电机及其他电机驱动轮式移动机器人，轮子直径≤100mm。人形机器人必须有较明显的头、手臂和躯干，头部和躯干的总长度不得少于总高度的50%。
b）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。
c）机器人尺寸：机器人在地面的投影不超出：长280mm×宽140mm。
d）每支参赛队可同时使用1至3个机器人（最多不超过三个）参加比赛，在比赛前，各个参赛队需要对于机器人进行登记标识。同一个机器人只能代表一支队伍参加比赛。
e）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。制作方法（推荐）：先准备外径为40，高度为40的白色PVC水管，在中间填充泡沫后，侧面用喷绘不干胶贴装即可。
2.2 总体方案设计
2.2.1 系统设计概况
搬运机器人的系统设计是本次机器人设计的重点。它主要包括机器人机械设计、硬件设计、软件设计。机械机构设计包含取放机构、行走机构、机器人车身和电机，机械部分将在下一章详细介绍。硬件设计包括设备的选型、电路的设计、各个模块的硬件搭建。选择单片机系列和型号，根据参数选择电机和电机驱动的型号。利用protel或proteus画出各个不同模块的电路图，并画出系统电路图。根据电路图，焊接电路板，将各个模块真正意义上的搭建起来。软件设计主要是系统程序的编写，需要做到简洁可靠，将编写好的程序下载到单片机中，通过不断地调试，分析问题并解决问题。
2.2.2 系统结构
机器人的行走机构为车轮方式：后轮为驱动轮，前轮为支撑轮，由此构成四轮结构。后轮除负责前进后退外，当两轮转速或转向不同时，还可以实现曲线行走和原地旋转。机器人的取放机构是实现物块搬运的重要机构，其设计直接影响到控制策略方案。取放机构可以设计成手型机构，也可以设计成收集箱之类的机构。
系统的结构图如图2.4所示。由传感器阵列检测机器人的位置状态，通过单片机判断控制左右两个电机工作，电机带动行走机构，使机器人按照预定的方案沿着场地上的轨迹移动。光电耦合电路是减少单片机和传感器信号之间的干扰，使单片机更加准确的控制电机的运动。
图2.4 系统结构2.2.3 功能实现
a)运动阶段
机器人的复杂运动由直行行走、转弯、后退、刹车等基本运动构成，这些运动通过直流电机驱动后轮实现。光电传感器探测黑线，使小车能实现循迹运动。
b)动作阶段
当机器人达到指定位置后，就要完成事先确定的动作，如拾取物块、放物块等。这就要根据机器人需要完成的具体任务而定，由单片机向具体的执行机构发出指令，使其合作完成预定的动作。
2.3 方案制定
2.3.1 行走方案
方案一：做一台小车依次把物块搬运到指定的目标区域。此方案对于小车取放物机构设计比较简单，但是考虑到要抽签两次，即先从5种颜色的物料中选取3个，再继续抽签，确定3个物料和A、C、E的位置关系。总的可能性是5个中取3个排列，共有60种可能性,所有的可能性如表2.2所示。小车行走的路线较多，并且若A区域放蓝色物块、B区放黄色物块，这样使得小车从A区把物块搬运到蓝色目标区时要绕开E区的物料，因此其控制起来比较困难。
表2.2 60种可能性
方案 黄1 白2 红3 黑4 蓝5 A C E