论文总字数：18047字

摘 要

为了增加智能机器人小车的性能与功能，本论文设计了一款基于Arduino的智能机器人小车的系统。这个系统主要由硬件和软件组成，并且增加了多个核心的控制系统，其中包括电机的减速模块、小车的循迹模块和超声波自主避障模块，用以进行人机交互从而实现功能。搭载Arduino智能开发板和智能机器人的小车底板模块，在主体框架上自己搭建一个智能小车模样，对普通的小车进行优化改进，用万向轮代替四轮驱动，改为两轮驱动，这样既可让小车在转向方面更加灵敏。本论文利用反射红外传感器的发射和接受来实现循迹功能，利用超声波检测障碍物的距离，从而实现避障，利用Arduino智能控制板产生的PWM方波的占空比，让小车在本设计的转速中实现刁钻角度的寻找黑迹和左右移动，并且同时还能实现避障的功能。

关键词： Arduino； 避障； 循迹

Design and Implementation of Intelligent Robot Car

Abstract

In order to expand the function of the intelligent robot car, jumping phenomenon system based on Arduino intelligent robot car was designed. This system is mainly composed of hardware and software, and has added several core control systems, including the motor"s deceleration module, the car"s tracing module and the ultrasonic autonomous obstacle avoidance module for human-computer interaction. The car floor module equipped with Arduino intelligent development board and intelligent robot is built into a smart car on the main frame to optimize and improve the ordinary car. The universal wheel is used instead of the four-wheel drive to change to two-wheel drive. It can make the car more sensitive in steering. We use the emission and acceptance of the reflective infrared sensor to realize the tracing function, use the ultrasonic wave to detect obstacles to realize obstacle avoidance function. The duty cycle of the PWM square wave generated by the Arduino single chip microcomputer enables the car to achieve the boring in the speed we designed. Angles look for black marks and left and right movements, and at the same time can achieve obstacle avoidance.

Keywords: Arduino ，Obstacle ，Avoidance Tracing

目录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

第一章 引言 1

1.1 课题背景 1

1.2 现状研究 1

1.2.1国外现状研究 1

1.2.2国内发展现状 2

1.3 课题目的及意义 2

1.4 课题主要研究内容及关键问题 3

1.5 论文组织结构 3

第二章Arduino技术介绍 5

2.1 Arduino单片机电路原理 5

2.2 Arduino特点 7

2.3 功能 7

2.4 硬件构成 7

2.5 Arduino UNO开发板原理图 9

2.5.1 稳压器 9

2.5.2 晶振 10

2.5.3 微处理器 10

2.5.4 ICSP 12

2.5.5 数字引脚 12

2.6 Arduino IDE使用说明 13

第三章 智能小车硬件设计 16

3.1 电机模块 16

3.1.1 L293D芯片 16

3.1.2 电机原理 16

3.1.3 电机特点 17

3.2 供电模块 17

3.3 红外模块 18

3.4 超声波模块 20

3.5 舵机 20

3.6 蜂鸣器 21

3.7 1602LCD液晶屏 21

第四章 实现与测试 23

4.1 物品清单 23

4.2小车组装 23

4.3 智能小车超声波避障设计 26

4.4 智能小车循迹设计 28

4.5 智能小车减速设计 28

4.6 调试 29

4.7 小车完成图 30

第五章 结束语 32

致谢 33

参考文献 34

引言

本章介绍了智能机器人小车它的背景，国外的研究方向目前她们的研究领域相对于我国还是处于领先地位。我国在于小车方面的研究状况，各大知名高校对于机器人这方面的研究也逐步的加大了力度，并且取得了傲人的成绩，我的课题研究它的实际内容和他的深远影响，如何实施我的计划，怎样完成我的课题成果。

课题背景

近几年来，我国越发重视人工智能的发展，越来越多的产业支持并且政府好的政策不断。在国家好的政策推动下，人工智能作为新兴产业，已经普及到很多领域，让很多传统的老旧行业得到质得飞跃，提升行业效率，人工智能现在作为轮船的领航者正在乘风破浪。为了推动人工智能在生活服务上的品质， 2018 年 1 月，我国的科技部门召开了人工智能发展大会。这个会议让几个信息部门吃螃蟹创建以下几个平台，分别是：百度公司创建的无人驾驶汽车平台；阿里巴巴公司创建城市集成大脑人工智能创造平台；腾讯公司创建城市医疗服务新一代的人工智能信息化平台，这些知名的大型公司发挥着强大的作用从而带动我们国家人工智能的发展热潮。

智能机器人小车成为现代的新发明，更是以后的发展方向，它按照预先烧录的程序在一个陌生的环境中自动的运作，不需要人来控制，并且应用于科学、军事等等用途。本课题以arduino智能开发板为主体，用类C语言进行编程程序，设计一款简易的智能机器人小车，能够通过红外循迹控制机器人小车运行， 超声波传感器用来感应外在物体之间的距离，防止发生不必要的碰撞，可以有效的避免机械损伤。

现状研究

1.2.1国外现状研究

国外研究现状和发展趋势：智能小车、机器人的研发从上个世纪50年代开始至现在已经有四五十年的研究历史了，第一台机器人的问世，到现在智能、模仿、感知等等各个方面的机器人出现在我们的日常生活中，发生着翻天覆地的变化。在技术上许多国家对机器人都要很大的研究，并且取得了诸多的项目和专利。除此之外，美国和日本在智能机器人的研究方向上一直处于绝对领先地位。   

法国研制出了让机器人具有自动认知功能的技术，让它能够在陌生且复杂的环境中自主感知周围的事物使其通过自主判断来执行各种各样的复杂动作。美国发明的智能机器人可以帮助人们送信件、送食物、生活日常用品等等！日本在机器人的领域在诸多国家中处于一流地位，他的人形机器人更是厉害的不得了。近些年来发明的医疗手术方向的机器人，机械手运用在手术中稳定性和安全性都非常的高。我国的智能机器人小车，机器人研究也有三十年的历史，特别在军事领域的运用更是取得了重大的突破，并且取得了诸多的专利成果。除此之外，危险作业机器人、仿生机器人、复合型机器人等等！

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