智能小车设计方案
简介
智能循迹小车是基于自动引导机器人系统，用以实现小车自动识别路线，以及选择正确的路线。智能循迹小车是一个运用传感器、单片机、电机驱动及自动控制等技术来实现按照预先设定的模式下，不受人为管理时能够自动实现循迹导航的高新科技。
方案论证
系统总体方案
一、小车控制系统的结构框图
二、程序流程框图三、循迹原理的简单描述
循迹是指小车在白色地板上，循黑线行走通常采取的方法是红外探测法，红外探测法即利用红外线光遇到白色物体表面具有不同的反射性质的特点，在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光，当红外光遇到白色纸质地板时发生漫反射，反射光被装在小车上的接收管接收，如果遇到黑线，则红外光被吸收小车上的接收管接收不到红外光，单片机就是是否收到反射回来的红外光为依据来确定黑线的位置和小车的行走路线，从而实现小车的循迹功能。红外探测器探测距离有限，一般不超过三厘米。
循迹电路制作
原理图如下图，元件清单如下：①四个RPR220
②100Ω、2K、10K电阻各四个③四个10K滑动变阻器④LM339芯片
四、具体功能实现方案框图五、详细的系统方案
智能小车采用STC89C51单片机集中控制和分散模块化设计。智能小车硬件有STC89C51单片机、红外传感器循迹模块、轨迹检测模块。智能小车的机械结构设计：为了保证小车能够进行循迹，同时避免外界的光对他产生的干扰，将道路检测电路板放在小车地盘，红外传感器循迹模块放在小车左前端，超声波避障模块放在右前端，单片机控制板放在小车正上方，从而保持小车的平衡性，直流电机、电源模块放在车中间，尽量在一条竖线上使小车电源方便控制，以及小车转弯时惯量减小，增强其稳定性。
硬件设计：
控制器采用STC89C51单片机。STC89C51单片机是低功耗、廉价、稳定性能优良的对所有兼容Intel8031指令系统的单片机。
电动机驱动模块L293N可直接的对电机进行控制，无须隔离电路。通过单片机的I/O输入改变芯片控制端的电平，即可以对电机进行正反转，停止的运作，非常方便，亦能满足直流减速电机的大电流要求。调试时对应代码表，用程序输入对应的码值，能够实现对应的动作，调试通过。
三、循迹模块
采用RPR循迹模块用于反射性光电探测器。
软件设计：
传感器检测程序HC-SR04超声波模块将检测到搭的信息输入到STC89C51微控制器中进行AD转化得到电压值进行智能判断。
电机驱动程序利用PWM输出，改变PWM波的占空比控制直流电机。PWM是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。PWM的一个优点是从处理器到被控制系统信号都是数字形式的，无需进行数模转换，让信号保持位数字信号可将噪声影响降到最小。STC89C51中有两个16位的定时器，每个定时器都具备四路通道，其中每一个通道都能产生PWM输出对左右两个电机的速度进行控制。
速度检测程序利用STC89C51中的定时器输入捕获功能来对速度脉冲信号进行处理，从而计算出小车的行驶速度。
串口通信程序小车硬件平台预留一个串口通信接口，通过STC89C51的串口可以方便地与其他串行接口设备进行无线通信和数据传输。
超声波避障模块将小车红外传感器循迹模块和超声波结合起来，通过软件编程，可使智能小车实现以下功能：当超声波检测到障碍物时，小车停止行进；当超声波没有检测到障碍物时，小车按照红外传感器循迹模块检测到的轨迹行进。
六、改进方案或扩展硬件设计：
一、控制器
方案一、采用AT89S52单片机，AT89S52单片机是一种低功耗、高性能COMS8位控制器，具有8K在系统可编程存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许陈旭存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。AT89S52有5个中断源和3个定时计数器。
方案二、采用51单片机。51单片机是低功耗、廉价、稳定性能优良的对所有兼容Intel8031指令系统的单片机。他的功能有
·8位CPU·4kbytes程序存储器(ROM)(52为8K)
·128bytes的数据存储器(RAM)(52有256bytes的RAM)
·32条I/O口线·111条指令，大部分为单字节指令
·21个专用寄存器
·2个可编程定时/计数器·5个中断源，2个优先级(52有6个)
·一个全双工串行通信口
·外部数据存储器寻址空间为64kB
·外部程序存储器寻址空间为64kB
而且51单片机体积非常细小,非常方便插入到用户板中.插入时紧贴用户板,没有连接电缆,这样可以有效地减少运行中的干扰,避免仿真时出现莫名其妙的故障;仿真插针采用优质镀金插针,可以有效地防止日久生锈,选择优质园脚IC插座，保护仿真插针，同时不会损坏目标板上的插座.;仿真时监控和用户代码分离,不可能产生不能仿真的软故障;RS-232接口不计成本采用MAX202集成电路,串行通讯稳定可靠,绝非一般三极管的简易电路可比。
二、电动机驱动模块
L293N可直接的对电机进行控制，无须隔离电路。通过单片机的I/O输入改变芯片控制端的电平，即可以对电机进行正反转，停止的运作，非常方便，亦能满足直流减速电机的大电流要求。调试时对应代码表，用程序输入对应的码值，能够实现对应的动作，调试通过。
三、循迹模块
方案一：采用光敏元件。该方案缺点易受外界光源的干扰，有时甚至检测不到黑线，主要是因为可见光的反射效果、跟地表的平坦程度地表材料的反射情况均对检测结果产生直接影响。克服此缺点的方法是采用超高亮度的发光二极管能降低一定的干扰，但这又会增加检测系统的功耗
方案二：克服此缺点的方法是采用超高亮度的发光二极管能降低一定的干扰，但这又会增加检测系统的功耗
方案三：RPR循迹模块用于反射性光电探测器。
热门类型机器人设计方案合集
机器人问世已有几十年，机器人的定义仍然仁者见仁，智者见智，没有一个统一的意见。原因之一是机器人还在发展，新的机型，新的功能不断涌现。也许正是由于机器人定义的模糊，才给了人们充分的想象和创造空间。
在各种科普书籍中可以看到，机器人被分成了以下类型：
家务型机器人：能帮助人们打理生活，做简单的家务活。
操作型机器人：能自动控制，可重复编程，多功能，有几个自由度，可固定或运动，用于相关自动化系统中。
程控型机器人：按预先要求的顺序及条件，依次控制机器人的机械动作。
示教再现型机器人：通过引导或其它方式，先教会机器人动作，输入工作程序，机器人则自动重复进行作业。
数控型机器人：通过数值、语言等对机器人进行示教，机器人根据示教后的信息进行作业。
感觉控制型机器人：利用传感器获取的信息控制机器人的动作。
适应控制型机器人：能适应环境的变化，控制其自身的行动。
学习控制型机器人：能“体会”工作的经验，具有一定的学习功能，并将所“学”的经验用于工作中。
智能机器人：以人工智能决定其行动的机器人。
我国的机器人专家从应用环境出发，将机器人分为两大类，即工业机器人和特种机器人。
所谓工业机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。
特种机器人则是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人，包括：服务机器人、水下机器人、娱乐机器人、军用机器人、农业机器人、机器人化机器等。
在特种机器人中，有些分支发展很快，有独立成体系的趋势，如服务机器人、水下机器人、军用机器人、微操作机器人等。
目前，国际上的机器人学者，从应用环境出发将机器人也分为两类：制造环境下的工业机器人和非制造环境下的服务与仿人型机器人，这和我国的分类是一致的。
一、NXP低功耗蓝牙控制的机器人参考设计
Bluetooth®LowEnergy（BLE）控制的机器人参考设计采用FRDM-KW40板和PololuZumo机器人开发，并且可以通过手机APP控制。BLE控制的机器人基于KinetisKW40Z片上系统（SOC），该系统包括一个ARM®Cortex®M0+处理器，并配有面向BLE和802.15.4的2.4GHz无线电。它采用HIDoverGATT配置文件实施，用作人机接口设备。该软件提供的特性包括：BLE数据到手机app的传输、电机控制和电池监测，等等。
一、低功耗蓝牙控制的机器人系统框图
2、特性
其中包括恩智浦超低功耗的KinetisKW40ZSoC，它为便携式、超低功耗的嵌入式系统提供Bluetooth®Smart/Bluetooth®LowEnergy（BLE）v4.1和/或IEEE®802.15.4-2011射频连接。
使用Kinetis软件开发工具包（SDK）开发，面向KinetisMCU提供全面的软件支持，包括一个硬件抽象层（HAL）、每个MCU外设的驱动、连接堆栈、中间件、实时操作系统以及应用示例，旨在简化和加快基于Kinetis微控制器的应用开发。
3、支持的器件
KW40Z：Kinetis®KW40Z-2.4GHz双模式：BLE和802.15.4无线连接微控制器（MCU），基于ARM®Cortex®-M0+内核
KW40Z是一款高集成度的单芯片器件，让便携式、超低功耗的嵌入式系统具备Bluetooth®Smart/Bluetooth®LowEnergy（BLE）v4.1和IEEE®802.15.4-2011射频连接。应用包括便携式医疗设备、可穿戴的运动和健身设备、AV遥控器、电脑键盘和鼠标、游戏控制器、门禁、安防系统、智能能源和家庭网络。
KW40ZMCU集成了一个2.4GHz收发器，支持多种FSK/GFSK和O-QPSK调制，一个ARM®Cortex®-M0+处理器，160KB闪存和20KBSRAM，BLE链路层硬件，802.15.4分组处理器，硬件安全和外围设备，优化后满足目标应用的要求。KW40Z拥有足够的片上内存，可为多模应用同时运行BluetoothLowEnergy协议栈和IEEE8021.5.4MAC/PHY。
KW40Z结构框图
特性
多协议无线电方面：
符合2.4GHzBluetoothLowEnergyV4.1
符合IEEEStd.802.15.4-2011标准
典型的接收灵敏度（BLE）=-91dBm
典型的接收灵敏度（802.15.4）=-102dBm
发射输出功率可设置：-20dBm至+5dBm
内核和存储器方面：
高达48MHzARM®Cortex-M0+内核
片上160KB闪存
片上20KBSRAM
功耗低，工作电压范围：
9个低功耗模式，根据应用需求提供优化的电源
典型接收/发送电流（直流/支持直流）：6.5mA/8.4mA
旁路电压：1.71V至3.6V
DCDC转换器降压配置：2.1V至4.2V
DCDC转换器升压配置：0.9V至1.795V
模拟模块：
16位模数转换器（ADC）
12位数模转换器（DAC）
6位高速模拟比较器（CMP）
安全性：
AES-128加速器（AESA），真随机数发生器（TRNG）
支持软件：
BLE主机协议栈和配置文件、802.15.4MAC和SMAC
Kinetis®软件开发套件（SDK）
FreeRTOS内核和裸机非抢占任务调度器
二、Intel推出E3800系列工业机器人解决方案
若问工业4.0的主力是谁，非工业机器人莫属。机器人的运用范围越来越广泛，即使在很多的传统工业领域中，人们也在努力使机器人代替人类工作，在食品食品生产，汽车制造工业中机器人替代人工将成为趋势。人们已经开发出的食品工业机器人，有包装罐头机器人、自动午餐机器人和切割牛肉机器人等，机器人在食品加工领域应用得如鱼水。中国或将成为全球最大的机器人市场。
Intel方案概述：
新型英特尔?Atom™处理器E3800（原代码为“BayTrail”）系列产品具备改良后的媒体／图形性能、ECC、工规温度领域、综合保全、综合影像讯号处理等特点。可以缩短市场投入时间、提高整合型信息应用速度、减少功耗等，很好的满足了工业机器人这一需求。
该片上系统（SoC）基于Silvermont微体系架构并采用英特尔业界领先的22纳米工艺技术制造。
E3800系列SoC提供出色的计算、图形和媒体性能，并能在更广的热条件下运行。
方案特点：
22nm制程工艺。
低功耗TDP5-10W，可以满足无风扇设计。
主频1.3-2GHz，有4核，双核，单核可选。
支持ECC，只有E3000CPU支持ECC功能，满足特殊行业需求。
丰富的IOport，满足行业接口需求。
宽温设计，支持工业特殊环境领域工作。
总之在目前量产领域的处理器，baytrailE3000系列能够满足特殊领域的工作需求。
三、智能互动学习机器人设计方案
本方案是一款智能互动学习机器人，专门针对儿童电子教育市场开发的高科技智能产品，集通讯、娱乐、学习、互动于一身。她可以通过云语音识别技术实现人机交互，对于生活类和学习类的语音控制指令，例如百科查询、互动问答、天气查询、计算、翻译、歌曲点播、早教学习等指令有准确的响应。她准确识别用户发出的自然语言，通过云计算服务器来匹配用户的问题答案，进行响应。她具有非常好的交互体验，在云端服务器无法匹配到答案的时候，还能通过自主学习来达到自我成长的目的，实现初步的人工智能。
方案方块图
系统功能
1、绘本学习语音互动；2、语意识别；3、微信通信；4、在线点播；5、信息控制；6、本地播放；7、安全机制；8、微信群聊。
方案特性
NSIWAY音频专用芯片NS4160。
超低EMI，无需滤波器，最大功率可达5W。
采用三色高亮LED，用于显示操作内容状态。
采用RealTek8188WIFI模组增加产品网络链接稳定性。
四、瑞芯微Rockchip机器人方案
“锐曼智能机器人”为新型人机对话服务伴侣机器人，主要面向家庭用户。
1、方案概述
“锐曼智能机器人”采用RK3288芯片，搭载超强四核Cortex-A17，频率高达1.8GHz。
在GPU方面，RK3288是全球首颗采用全新图像引擎技术的芯片。性能顶尖的Mali-T764GPU的加入，带来多种内存压缩技术、全局实时光引擎游戏技术等多项先进技术。
两者的配合，让搭载RK3288芯片的这台智能机器人不仅拥有更多抢眼的功能，且实用非常流畅。
瑞芯微RK3288特性
RK3288集多种优势于一身，是全球首款ARM全新架构内核芯片，还是全球第一个最新Mali-T76x系列GPU的芯片，以及全球第一个4Kx2K硬解H.265视频的芯片。
2、产品功能
产品能够与手机无线畅连，手指一动，即可轻松操控。搭载的10.1英寸高清屏幕和摄像头，具有多种用途。
直接语音对话，释放双手，无需触屏控制；
腿部设有避障功能，当到达桌面边缘时自动停止;
电量不足时，能定位电源位置，自动寻找电源充电。
RK3288芯片的强大，在这台智能机器人身上体现地淋漓尽致。（综合整理）
智能机器人设计
一.机器人发展状况
为了使机器人能更好的应用于工业，各工业发达国家的大学、研究机构和大工业器业对机器人系统开发投入了大量的人力财力。在美国和加拿大，各主要大学都设有机器人研究室，麻省理工学院侧重于制造过程机器人系统的研究，卡耐基——梅隆机器人研究所侧重于挖掘机器人系统的研究，而斯坦福大学则着重于系统应用软件的开发。德国正在研究开发"MOVEANDPLAY"机器人系统，使机器人操作就像人们操作录像机、开汽车一样。 从六十年代开始日本政府实施一系列扶植政策，使日本机器人产业迅速发展起来，经过短短的十几年。到80年代中期，已一跃而为“机器人王国”。其机器人的产量和安装的台数在国际上跃居首位。按照日本产业机器人工业会常务理事米本完二的说法：“日本机器人的发展经过了60年代的摇篮期。70年代的实用期。到80年代进入普及提高期。”并正式把1980年定为产业机器人的普及元年”。开始在各个领域内广泛推广使用机器人。 中国机器人的发展起步较晚，1972年我国开始研制自己的工业机器人。“七五”期间，国家投入资金，对工业机器人及其零部件进行攻关，完成了示教再现式工业机器人成套技术的开发，研制出了喷涂、点焊、弧焊和搬运机器人。1986年国家高技术研究发展计划(863计划)开始实施，智能机器人主题跟踪世界机器人技术的前沿，经过几年的研究取得了一大批科研成果，成功地研制出了一批特种机器人。20世纪90年代，我国的工业机器人又在实践中迈进一大步，先后研制出了点焊、装配、喷漆、切割、搬运等各种用途的工业机器人，并实施了一批机器人应用工程，形成了一批机器人产业化基地，为我国机器人产业的腾飞奠定了基础。
二.机器人总体制作过程
硬件设计：通过对设计要求的分析，对各种元器件的了解，而得出分立元件与集成块的某些连接方法，以达到设计的功能要求。并且把这些元器件焊接在一块电路板上。它包括对各种元器件懂得功能和接法的了解，以及对各种元器件的选择和设计方案的选择。
软件设计是分析设计的硬件用程序实现其功能，并且调试优化产品功能。
机器人设计首先需要总体方案设计，包括机械和电气两部分。根据机械基础知识，从整体上来讲，机械结构设计必须与机器人所要完成的功能相适应。机械部分设计主要包括底盘设计、尺寸选择、驱动方式设计、电机选择等；电气是机器人最重要的部分，直接影响机器人功能的实现于否。机器人要求完全自动控制，必须有中央处理器作为控制核心。它类似于机器人的大脑，接收和处理所有外界信息，指挥并控制机器人的所有动作。语音识别等功能是制作机器人硬件的难点，它要求机器人具有一定的感觉系统。
机器人总体设计图
三.结束语
机器人是人类的得力助手，能友好相处的可靠朋友，将来我们会看到人和机器人们存在一个空间里面，成为一个互相的助手和朋友。 机器人技术，涉及到多个学科，机械、电工、自动制制、计算机测量、人工智能、传感技术等等，它是一个国家高技术实力的一个重要标准。语音识别处理是语音功能的一个重要方面，目前计算机语音识别处理过程基本上一致，是一种基于统计模式识别的理论。我国的语音识别研究起步于五十年代，近年来发展很快，其研究水平基本与国外同步，在汉语语音识别技术上还有自己的特点和优势。可以预计，语音技术的发展前景无限。
智能家居的十大创新方向
最靠谱智能家居创新第6名：红外网关家电遥控
智能家居行业最大的问题在于标准尚未统一，造成不同品牌的家电无法实现统一平台控制，解决当下智能家电控制唯有红外网关。通过红外控制器，让手机学习家电遥控器指令，完成手机(移动客户端)控制家电的功能。
目前市面上已经有不少红外控制器智能产品，在工作时除了发射红外功能，也需要无线网络覆盖。一款红外控制器、一个APP、一部智能手机组成了家电遥控器，不同种类电器还可以自定义菜单，在标准尚未统一时，红外控制器实现了大家电集中管理。
最靠谱智能家居创新第5名：老人与小孩关怀照看
家庭安防作为智能家居系统中的一个子类，老人与孩子的照看少不了摄像头，云眼的出现改变了传统家庭监控摄像机观念，突出高清化，例如500万像素UEYE云眼，清晰的图像可以看清细节，不会错过每一个精彩瞬间;网络化，家庭云眼主打移动端远程互动，手机随时查看家中情况;老人倒地报警信息推送是智能化体现。
云眼满足实时查看和视频回放需求，视频存储云端管理，用户不需要承担存储费用，使用成本大大降低，语音通话对讲拉近了城市与城市之间的距离。
最靠谱智能家居创新第4名：智能门锁与电子猫眼
智能门锁与电子猫眼考虑的家庭成员安全问题。电子猫眼支持视频录像、拍照功能，当主人不在家时，可记录来访人员的样貌特征;如果长时间在门前徘徊，系统会想主人手机发送报警提示，通过手机可远程访问电子猫眼，来者何人一看便知。
不同人对智能门锁的理解有所不同。起初智能门锁并非出现在智能家居领域，而是安防;随着智能家居概念不断深入，有些高档小区已经将智能门锁定位标配产品。简单的智能门锁为密码锁，就像都敏俊xi家的门锁一样;再智能一些的门锁采用指纹或掌纹识别，类似于指纹考勤机，还会将"打卡"信息发送至手机客户端，让户主了解是谁回家了。
目前最为先进的智能门锁完全依赖于蓝牙及网络通信技术，采用手机APP开锁，或当手机靠近家门口时自动感应解锁。August、Lockitron、Goji等品牌侧重手机客户端解锁，具体效果如何，这要您自己说了算。
即将揭晓最靠谱智能家居创新前三名，不知您做好准备没?
最靠谱智能家居创新第3名：家庭娱乐设备
要说家庭娱乐设备，家庭影院已经不能归类为智能家居范畴，Wii、XBOX等体感游戏的兴起，成为年轻人的最爱。如果一套智能家居系统中加入Wii，多少有点强买强卖的意思。如何在现有电视、摄像头等智能硬件上做出同样真实的"4D"效果，笔者就不在这里费脑筋了，期待指数直线上升。
最靠谱智能家居创新第2名：身体健康检测设备
身体健康监测设备笔者首先联想到的是智能手环，利用传感技术可将身体运动数据进行记录和统计，睡觉佩戴还能监测睡眠质量、脉搏跳动次数、血压等等，依照一套智能化程序综合判定健康指数。
无论是可穿戴式的智能手环还是非穿戴式睡眠检测仪，关乎健康的产品已经得到老年人的青睐。有句广告词说送什么不如送健康，如果您不在爸妈身边，至少也要了解他们的身体状况。
最靠谱智能家居创新第1名：空气环境质量检测器
空气质量检测器的诞生有很大一部分原因是PM2.5，京城被雾霾笼罩，环境质量重度污染，PM2.5爆表…带火了空气净化器也带火了智能"空探"产品。想要了解家中的PM2.5数值、测一测厨房是否有煤气泄漏、刚刚装修完的房子是否有甲醛挥发…没有空气质量检测设备，这是数据你永远都不知道。
空气盒子-空气探测器
作为靠谱的智能家居产品，空探设备不仅能实时监测室内控制质量，最重要的是可以根据室内环境进行调节。例如当海尔空气盒子设定为智能模式，PM2.5或VOC超标后，会自动打开空调或空气净化器，当室内空气数值回归正常后自动关闭，通过这种智能化联动，完成空气净化工作。返回搜狐，查看更多