孫波+劉永嘉+王繼慧

摘 要：本課題用慧魚模型設計并構(gòu)建了一種小型自動割草機器人器人模型?；埕~創(chuàng)意組合模型是一種技術含量較高，經(jīng)拼接后形成的工程類模型，是展示科學原理和科學技術的理想教學器材。本文設計是以德國慧魚創(chuàng)意積木所搭建而成的模擬機器人為基本構(gòu)架，運用電腦界面板去控制驅(qū)動割草機器人器人，使機器人的行為動作達到我們的要求。通過慧魚模型拼接組裝，程序編制，任務達到要求，簡明扼要的闡釋了機械之間的配合關系，各種傳感器安裝使用，軟件編寫，實現(xiàn)對電磁線圈的控制，操作簡單易懂，更加方便快捷。

關鍵詞：慧魚；智能機器人；循跡；邊界識別

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.08.180

1 割草機器人功能實現(xiàn)

1.1 割草機器人割草功能

割草機器人的割草功能實現(xiàn)是由電動機通過蝸輪蝸桿連接到頭實現(xiàn)。小型電動機連接齒輪箱，然后在連接上刀頭來控制刀片轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)割草過程。

1.2 邊界識別功能

邊界識別的實現(xiàn)是利用循跡傳感器可以尋找到白色表面的黑色邊界的功能，割草機器人左右輪各用直流雙向電機驅(qū)動，所以通過設置兩個輪子的轉(zhuǎn)速從而達到控制轉(zhuǎn)向的目的。

1.3 避障功能

割草機器人車頭安裝兩個活動擋板，擋板底下安裝兩個微動開關I3，I4。當前方障礙推動擋板會觸碰微動開關I3，I3觸動，控制系統(tǒng)會控制機器人M1旋轉(zhuǎn)，M2旋轉(zhuǎn)，使機器人偏移避開障礙。

2 割草機器人的控制系統(tǒng)設計

2.1 軟件介紹

慧魚控制器模擬運動過程的實現(xiàn)需要通過ROBOPro軟件來進行編程。ROBOpro軟件在Windows平臺上運行，使用圖形化的控制單元，流程圖式的圖框編程過程。

2.2 控制程序編制

軟件設計的程序大體可分為割草、循跡邊界識別、避障和計時循環(huán)四大部分。程序?qū)崿F(xiàn)開始機器人前進→割草刀片旋轉(zhuǎn)→避障→邊界識別→循環(huán)計時等動作。

a.子程序。

① Random。該程序執(zhí)行，初始值為0，一個路徑傳至random計數(shù)量，另一個路徑執(zhí)行值為一，進行判斷Z>15是否成立，若為否則+1繼續(xù)進行判斷，并且傳至下一個程序，同時等待0.06秒后繼續(xù)判斷。若為是，則重新開始循環(huán)。

② Turning random。轉(zhuǎn)向程序是循跡的反應程序，程序運行，電動機M1M2同時順時針旋轉(zhuǎn)，機器人后退，然后延時0.5秒后，M1逆時針轉(zhuǎn)動，M2繼續(xù)順時針轉(zhuǎn)動，完成機器人后退轉(zhuǎn)向。最后根據(jù)隨機計數(shù)模塊給定的計數(shù)值，等待執(zhí)行后M1M2同時逆時針轉(zhuǎn)動，機器人繼續(xù)前進。

③Avoiding right。該子程序為右避障程序，程序執(zhí)行，電動機M1M2順時針轉(zhuǎn)動，機器人后退，后退60毫米后停止等待，接收到信號時，機器人電動機M1繼續(xù)順時針轉(zhuǎn)動，M2逆時針轉(zhuǎn)動，機器人割草機器人完成轉(zhuǎn)彎，轉(zhuǎn)55毫米距離后停止等待，之后接收到信號停止等待0.5秒后前進。

④Avoiding left。該子程序為左避障程序，程序執(zhí)行，電動機M1，M2順時針轉(zhuǎn)動，機器人后退，后退60毫米后停止等待，接收到信號時，機器人電動機M1逆時針轉(zhuǎn)動，M2順時針轉(zhuǎn)動，機器人割草機器人完成轉(zhuǎn)彎，轉(zhuǎn)70毫米距離后停止等待，之后接收到信號停止等待0.5秒后前進。

b.主程序。將每個字程序嵌入到主程序中，完成主程序圖。主程序啟動，電機M1，M2，M3同時啟動，隨機計數(shù)程序同時啟動。緊接著通過I3，I4判斷A是否為零，若為零則進行避障程序，若不為零，則繼續(xù)通過I1，I2判斷A（I1，I2的邏輯關系）是否為零。若為零則進行循跡子程序，若不為零則返回上一程序繼續(xù)循環(huán)。主程序圖如下：

3 割草機器人的運行調(diào)試

總體來說，整個智能車系統(tǒng)的構(gòu)建滿足了設計的需求。由于設計和其他客觀條件的限制，在調(diào)試過程中進行了一些改進。主要有以下兩個方面：（1）循跡系統(tǒng)本來運用一個循跡調(diào)節(jié)線路，可是在運行過程中出現(xiàn)了卡死跟無法靈活調(diào)整方向的現(xiàn)象，后來重新設計，后采用兩個調(diào)節(jié)線路，使機器人更加智能化化調(diào)節(jié)自身行駛路線；（2）在調(diào)試過程中，增加了一個隨機計數(shù)過程，此過程增加了割草機器人每個環(huán)節(jié)的連貫性和整體的智能性。

4 結(jié)論

本次設計構(gòu)建割草機器人模型，此模型是以慧魚創(chuàng)意組合模型為平臺，通過ROBO TX接口板與ROBO Pro軟件的程序設計形成了自動循跡避障割草功能。本設計通過傳感器判斷并檢測障礙物、通過軌跡傳感器進行循跡，并對割草機器人的循跡、避障功能進行了研究，完成了硬件制作及軟件設計，成功實現(xiàn)了自動割草循跡智能避障功能。

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