引言
挖掘机的呈现使人类从沉重的体力劳动中摆脱出来，然而传统的挖掘机操纵庞大，对操作者的妙技要求很下。人们始终钻营更省力、更高效率跟更能实现正确轨迹的发掘功课形式。跟着微电子技巧的进一步开展，集成电路的集成度跟机能进步、价格下降，以微处理器为根底，实现挖掘机的电机一体化、机器人化、智能化历程，曾经成为工程项目施工经管的一个紧张研究课题与开展标的目的。本文以发掘机器人为例，计划一种基于AVR单片机的发掘机器人控制系统。
1总体方案计划
发掘机器人由发掘机器人本体机械系统、红外传感器构成的传感器体系、直流电机驱动体系、以AVR单片机为焦点的控制系统等四部门构成，其根本布局如图1所示。
图1发掘机器人的根本布局
发掘机器人的事情进程次要以下：传感体系采取红外线距离传感器，去实现对周围环境中障碍物的及时检测，丈量旌旗灯号送入以AVR单片机为焦点的控制系统，单片机依据丈量环境正在外部停止决议计划，输出节制旌旗灯号经由过程驱动系统控制伺服电动机，动员发掘机器人各个枢纽运动实现直行、前进、左转、右转、自立发掘等功用。
2控制系统的硬件计划
本计划以ATMEL公司的ATmega128微控制器为焦点，经由过程红外线距离传感器收罗内部数据，经由过程功率驱动动员机电实现自动控制。传感器经由过程后向反应通道将信息不休传送给微控制器，微控制器经由过程前向节制通道及时调剂小车的行车形态，从而组成闭环控制体系，如图2所示。
图2发掘机器人控制系统硬件计划框图
依据控制系统硬件框图，联合自身的特色，硬件平台的计划包罗主控制器的计划、传感器的计划、直流电机驱动电路的计划。
并联分拣机器人双输送带机构2.1主控制器的计划
2.2传感器电路的计划
发掘机器人控制系统采取了红外发射管D1跟一只红外吸收模块U1组成红外线距离传感器体系，此中红外吸收模块采取韩国Kodenshi公司的KSM-603LM，其外部集成了红外吸收管，前置缩小管，限幅缩小管，带通滤波器峰值检波器，整流电路跟输出缩小电路，灵敏度很下，如图3所示。它的功用是次要用来检测后方、左侧、右边的障碍物。红外线距离传感器的测距基本原理为发光管收回红外光，光敏吸收管吸收后方物体反射光，据此断定后方是不是有障碍物。依据发射光的强弱可以断定物体的实际距离，它的原理是吸收管吸收的光强随反射物体的距离而变更的，距离近则反射光强，距离远则反射光强。
图3红外线传感器体系原理图
2.3直流电机驱动电路的计划
驱动电路的取舍也是十分紧张的，平常选用的驱动电路是由晶体管节制继电器去转变机电的转向跟进退。这类方式合用于大功率机电的驱动，但关于中小功率的机电则极没有经济，由于每一个继电器要耗损20～100mA的电流。借可以利用组合三极管/MOSFET管的方式，但比力贫苦，电路也比较复杂，本计划采取集成电路的驱动方式，极大加强了电路可靠性跟简明性。选用SGS公司的恒压恒流桥式驱动芯片L293，其外部包括4通道逻辑驱动电路，额外事情电流为1A，最大可达1.5A，Vss为集成芯片工作电压，电压最小为4.5V，Vs为输出给机电的电压，最大可达36V，Vs电压必需比Vss电压下。由L293组成的机电驱动电路如图4所示。
直流电机转速采取ATmega128两路PWM节制输出电压，经由过程编程使占空比以1/16的最小距离正在1/16－14/16间变更，以实现速率的调节。
图4L293机电驱动电路
3控制系统的软件设计
控制系统软件与硬件电路紧密结合配合实现对发掘机器人的节制，根本计划思惟是发掘机器人正在举措进程中，由自身的红外检测安装即时从外界收罗旌旗灯号。此中，红外线距离传感器离别装置正在传感器体系的后方、左侧、右边。当按下发掘机器人启动按钮时，发掘机器人进入初始化的形态，然后发掘机器人向前前进。当红外线距离传感器检测到后方有障碍物时，将旌旗灯号传给控制系统，当控制系统剖断后方有障碍物，发掘机器人做发掘的举措而且向左扭转90度，然后继续前进。反之，发掘机器人继续前进；当传感器检测到左边地位有障碍物时，发掘机器人的机器臂向左扭转90度后返回初始地位，然后继续前进，反之发掘机器人继续前进；当传感器检测到右侧有障碍物，发掘机器人的机器臂向左扭转90度后返回初始地位，然后继续前进，反之发掘机器人继续前进。发掘机器人的运动节制流程图如图5所示。
垃圾分拣机器人识别率流水线分拣机器人图3红外线传感器体系原理图
2.3直流电机驱动电路的计划
驱动电路的取舍也是十分紧张的，平常选用的驱动电路是由晶体管节制继电器去转变机电的转向跟进退。这类方式合用于大功率机电的驱动，但关于中小功率的机电则极没有经济，由于每一个继电器要耗损20～100mA的电流。借可以利用组合三极管/MOSFET管的方式，但比力贫苦，电路也比较复杂，本计划采取集成电路的驱动方式，极大加强了电路可靠性跟简明性。选用SGS公司的恒压恒流桥式驱动芯片L293，其外部包括4通道逻辑驱动电路，额外事情电流为1A，最大可达1.5A，Vss为集成芯片工作电压，电压最小为4.5V，Vs为输出给机电的电压，最大可达36V，Vs电压必需比Vss电压下。由L293组成的机电驱动电路如图4所示。
直流电机转速采取ATmega128两路PWM节制输出电压，经由过程编程使占空比以1/16的最小距离正在1/16－14/16间变更，以实现速率的调节。
图4L293机电驱动电路
3控制系统的软件设计
控制系统软件与硬件电路紧密结合配合实现对发掘机器人的节制，根本计划思惟是发掘机器人正在举措进程中，由自身的红外检测安装即时从外界收罗旌旗灯号。此中，红外线距离传感器离别装置正在传感器体系的后方、左侧、右边。当按下发掘机器人启动按钮时，发掘机器人进入初始化的形态，然后发掘机器人向前前进。当红外线距离传感器检测到后方有障碍物时，将旌旗灯号传给控制系统，当控制系统剖断后方有障碍物，发掘机器人做发掘的举措而且向左扭转90度，然后继续前进。反之，发掘机器人继续前进；当传感器检测到左边地位有障碍物时，发掘机器人的机器臂向左扭转90度后返回初始地位，然后继续前进，反之发掘机器人继续前进；当传感器检测到右侧有障碍物，发掘机器人的机器臂向左扭转90度后返回初始地位，然后继续前进，反之发掘机器人继续前进。发掘机器人的运动节制流程图如图5所示。
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