摘 要机器人，从诞生之初最简单的智能型机器到现在仿人形机器人，人们对机器人的认识由原来的神秘变为如今的熟知。人类的生活当中，机器人出现的频率逐渐变大，作用也开始由原来的辅助变为今天的代替。机器人可以探测人类所不能生存的区域；可以自动实现对货品的移动和整理；可以在危险系数很高的区域完成任务等等。目前，计算机网络在全世界逐渐得到应用，高科技产品在人群当中的使用增加，因此机器人的使用在今后还会呈上升趋势。本设计采用微处理器STM32F103作为寻迹机器人控制核心，使用OV7670图像传感器对赛道的图像进行采集，并通过控制器内部程序对所得到的路面信息进行分析，从而获得正确的路面的信息，通过处理这些信息得到中场线，然后微控制器输出PWM波对舵机和直流电机进行控制，之后用编码器测出直流电机的当前转动速度，将测出的数值和在程序中设定的速度给定值进行比较得到偏差，对偏差进行变参数PID控制，形成一个闭环系统，让机器人的工作更加稳定。本机器人最终想要达到的功能1、扫描赛道，判断位置，实现寻迹；2、判断当前路段并对舵机和电机调节；3、使用PID算法使机器人工作更稳定。
 目 录
目 录 V
一 绪论 1
（一） 寻迹机器人研究背景及意义 1
（二） 国内外研究现状 1
（三） 设计内容 3
（四） 寻迹机器人与所学课程的对照 3
二 自动寻迹机器人的设计方案论证 4
（一） 系统方案设计 4
（二） 检测方案的论证 4
（三） 电机的方案论证 6
（四） 微控制器的方案论证 6
三 硬件设计 10
（一） 机器人设计结构框图 10
（二） 地面图像检测电路 10
（三） 电源和驱动电路 12
（四） 寻迹机器人的微控制器 15
（五） 状态调节电路 17
（六） 舵机和编码器 17
四 软件设计 20
（一） 机器人系统软件流程 20
（二） 赛道边线和中心线提取 22
（三） PI *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: ￥351916072$ 
D控制算法的应用 25
（四） OV7670工作原理和流程图 27
（五） 液晶屏显示部分程序设计 30
五 机器人的软硬件调试 32
实验结论 35
总 结 36
致 谢 37
参考文献 38
附录：寻迹机器人的电路原理图 39
一 绪论
（一） 寻迹机器人研究背景及意义
这世界奥妙无穷，人类在不断探索这个世界，在这个过程中很多发明就诞生了，寻迹机器人就是在这种情况之下诞生的。寻迹机器人可以替人们完成好多高难度且危险的工作，因此机器人将会有不可小视的前景。
轮式机器人（Wheeled robot），又叫做智能车，它用轮子作为自己实现运动的工具，控制轮子的转动进行行驶。轮式机器人是一种基于模拟电子（Analog electronic）、数字电子（Digital electronic）、电力电子（Power electronic）、传感器技术（Sensor technology）、导航技术（Navigation technology）等发展起来的控制系统，在遇到不同环境时，通过自身的处理器（MCU）调节，控制直流电机（Dc motor）和舵机（Servo）启停、实现对速度大小和方向的改变。目前，智能车（intelligent car）在很多地方都有应用，例如它可以对物品进行检测（Test）；可以向顾客提供需要的帮助；可以提高残疾人生活质量；可以被用于探测；可以完成对货物的搬运；可以在恶劣条件下工作；可以完成对未知区域勘探等等。目前，远距离控制技术逐渐变得成熟，计算机的远程遥控技术得到了发展，因为其潜在的价值而受到重视，所以，不久以后，智能机器人就会有良好的应用价值。
（二） 国内外研究现状
1. 国外机器人的研究
上世纪60年代，为了提高工厂的工作效率，当时的一些资本家已经开始花费资金请人研制代替人类工作的机器。从1966年开始，之后又花费了将近六年的时间，美国科学家将机器人Shakey设计出来，它的出现让世界上的人们开始对机器人有了新的认识。后来随着技术逐渐成熟，欧美的一些厂家便开始大批生产机器人。1980年左右，美国制定了无人机器作战的计划，这个计划吸引了大批顶尖的科学家开始对机器人进行研究。1983年之后的12年间，很多国家纷纷制定机器人的研究计划，机器人不论在机械结构还是信息处理上都得到了很大发展。
从20世纪90年代起，科学家让机器人实现了对不同环境的适应，从而在使用中更加具有实用性。美国设计出了一款用于未知区域探险的机器人，并且长时间可以自己在无人区运行，之后科学家们在此基础上设计了新型的机器人，该机器人可以实现在难以前行的道路上实现正常行走，目的为了让机器人完成长时间的火星探险任务。德国为残疾人设计出一款机器人，它曾在公众场合多次进行表演，它具有其他轮椅机器人无法比拟的优越性能。卡内基梅隆大学制造了一款高端的无人汽车，这让无人驾驶技术登上了一个新的台阶。在2004年，美国的火星车顺利登上了火星，顺利完成了地面人员给它安排的任务。2007年，在日本的一些科技公司成功设计出了各种各样的人型机器人，它们自身的功能相当的多，最神奇的是有这样一款机器人，它可以对人的动作进行模仿，而且它是当前世界上很领先的智能机器人。
在当前复杂多变的形势下，想要机器人自己完成自由度比较大的任务还是有很大难度的，因此，在今后半控制型机器人依然会是一个主要方向，而远程控制在当下也显得尤为重要。
2. 国内机器人的研究
我国的科学家从1975年才意识到机器人的重要性。1983年6月，我国提出了设计遥控侦察车的计划，说明了国家对机器人发展的重视，这一事件也是我国开始学习机器人的起点，从这个计划之后，我国便加快了对机器人的设计，这为后来我们国家在航空航天上取得巨大成就提供了帮助。在经过数年呕心沥血的研究之后，移动机器人的研究终于取得了让人满意的成绩。1991年，上海交大设计出一款新型的机器人，它能够自动在指定的范围内寻找路径。三年之后，清华自主设计出了一款寻迹机器人，它的原理是根据存在机器人内部的地图进行路径规划，后来研发了四足机器人，可以应对周围条件进行判断，然后自动行走。2005年，华中科技设计出了一款多功能机器人，它可以像人类一样转动关节自由活动。哈工大自然也不甘落后，96年设计出可以给人说话的机器人，并在2007年设计了能够和人交谈的机器人。

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