随着社会的发展，科技的进步，机器人技术迎来了大发展时期。各种各样的机器人运用到了人们的现实生活中，解放和发展了生产力，而其中智能移动机器人成为了热门的研究领域，它可以广泛的应用于太空探索，灾害救援以及军事方面。但在使用的过程中出现了形形色色的问题最主要的就是机器人的适用范围的限制。本文结合2018年江苏省探索者全地形机器人自主创新大赛，设计出一种轮履复合式的小车运用被动适应式底盘实现台阶的翻越，使用直流电机实现快速通过障碍，控制系统方面在Arduino的编程环境下使用C语言编程实现通过四种障碍的翻越使用Basra主控板和Bigfish扩展板作为单片机。关键词 全地形，机器人，控制系统，轮履复合式结构
目 录
1 引言 1
1.1 选题背景 1
1.2 全地形机器人的发展现况 1
1.3 全地形机器人目前存在的问题 4
1.4 本课题的主要研究内容 4
2 机器人本体结构的设计 5
2.1 底盘的选择设计 5
2.2 驱动机构的设计与选择 7
2.3 转向机构的设计与选择 7
2.4 传感器的选择 8
2.5 电动机的选择 11
2.6 主控板的选择 13
3 控制程序的设计 15
4 样机测试 23
4.1 四种地形的通过方法 23
4.2 样机测试中发现的问题及解决方法 23
结 论 27
致 谢 28
参 考 文 献 29
1 引言
21世纪是一个更为广泛、更加深入地开发和应用机器人技术的新时代，伴随着现代技术的阶跃式发展以及计算机与光、机、电一体化等高新技术日新月异的突飞猛进，各种类型的机器人研究越来越向着更高的水平、更新的领域开拓，现在与未来的机器人将不仅具有更似人类的外形和基本动作，也将具有相应程度的触觉、视觉与思维能力，从而开始最终实现全面模拟或复制人类自身的里程。在经济上，机器人技术可以提高生产效率，减少生产成本。在环境上，机器人技术可以面对各种复杂危险的环境工作且不会破坏和污染环境。在安全上，机器人可以代替 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: ￥351916072$ 
人类完成危险大难度高的任务，避免了人员和财产的损失[1]。
智能移动机器人是一个集环境意识、动态决策和规划、行为控制和执行于一体的综合系统。重点研究了传感器技术、信息处理、电子工程、计算机工程、自动控制工程和人工智能等多学科的研究成果。随着机器人性能的不断提高，移动机器人的利用规模已大大扩展，并已广泛利用于工业、农业、医疗等行业。此外，它在城市安全，国防和太空探索等有害危险情况下也得到了很好的应用[2]。
全地形机器人属于移动机器人的一种。它可以穿过各种复杂的地形，如斜坡，淤泥地板，网格地板，高架平台，楼梯等。由于全地形机器人的特点，全地形机器人在深空探测、救灾、采矿、军事等领域有着广阔的应用前景。近年来，各种地形机器人的效率、避障能力和移动性成为研究的热点。
1.1 选题背景
机器人是当今世界许多高级，尖端技术的载体和集体。结合2018江苏机器人自主创新探索者全地形机器人竞赛，设计并制作了一套适用于各种情况（包括窄桥、台阶、管道、网格等）的小车，如图11所示。
1.2 全地形机器人的发展现况
随着各行各业对全地形机器人的开发应用，全地形移动机器人在军事、深空探测、自然灾害救援、野战和外科检查等各个领域显示出优势，发展前景不可估量[3]。全地形移动机器人涉及到机械仿真、机构设计、智能控制、多传感器集成、环境调节、视觉导航、路径规划和跟踪等方面。
全地形机器人按机械结构走行方式可以分为以下几类：
腿式移动机器人
腿式移动机器人的优点是可以在各种复杂的地况上移动比如软泥沙底面和凹凸不平的底面但它工作效率低下，结构设计复杂，移动速度慢[4]。如图12所示美国阿特拉斯机器人就是一种典型的腿式机器人。
轮式移动机器人
轮式移动机器人的优点是移动速度快，效率高，承重能力强，结构简单，控制方便但只能在路况良好时移动有一定的局限性不适用于野外等路况。如图13所示中国玉兔月球车应用了轮子为轮式移动机器人。
履带式移动机器人
履带式移动机器人的优点是与地面充分接触，摩擦力大，牵引能力强，行驶稳定不容易打滑但履带故障率高且效率较低[5]。如图14所示国产履带机器人就是采用履带的设计方法。


图11 全地形赛道


图12 阿特拉斯机器人


图13 玉兔月球车


图14国产履带机器人
自世纪中叶机器人技术问世以来，经历了40多年的发展，在提高产业竞争力方面取得了很大的进步。目前在机器人的运用上产生了许多的问题也由此产生了许多解决方案，例如：
（1）基于爬行动物和赛车组合的灵感，设计了一种新型的车轮将其视为一种“类爬行轮”。它具有使用方便、速度快等优点。另一方面，它简化了脚踏机器人的复杂驱动，并结合了出色的灵敏度。
（2）基于需要自主穿越障碍场地的ATV，采用以单片机控制电路为核心，采用模块化设计方案。使用不同的传感器在汽车行驶过程中自动通过障碍物，并将数据传输到微控制器进行处理。
（3）针对线阵CCD智能车的节制系统计划，采取32位CORTEXM4焦点微处理器MK60DN512 ZVLQ10作为焦点节制单位。
（4）为了应对复杂的地形，设计了一种新型结构车辆，被命名为三节铰接式机器人车辆。共设计了三个可移动的“联合平台”，通过在“联合平台”之间的螺栓上增加套管实现“旋转自由度”。
（5）基于月球车轮子机构的独特性，设计一款自立式手推车，其特点是独特的驱动结构，独特的车轮结构，独立的驱动能力和强大的移动性。
1.3 全地形机器人目前存在的问题
（1）自主移动机器人的自主性意味着机器人必需顺应分歧的情况并履行各类使命吗？按照人工智能和计算机技术确当前程度，“自治”只能是针对特定规模的情况。

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