基于Arduino的麦克纳姆轮绘图小车

南京师范大学电气与自动化工程学院毕业设计论文I摘要智能小车是移动机器人学的一个重要分支，是当今从业余爱好者到研究人员中最受欢迎的项目之一，应用广泛，在文化与生活中也起到越来越大的作用。从长远来看，它未来不管在民用还是军事亦或是太空开发等领域有着不错的前景与发展空间，随着时代的发展，人工智能也日益受人们所青睐。本文主要设计任务的制作一辆基于Arduino的麦克纳姆轮绘图小车，并编写合适的程序使得用户可以通过安卓手机蓝牙来控制小车的移动以及笔架的升降，从而达到绘图目的。文章对小车的车体设计及整体框架进行了描述，对小车的各个模块也进行了相应介绍。文章介绍了本次所使用的ATmega328开发板与麦克纳姆轮的运动原理，通过对Arduino平台和keil软件的使用编写了控制小车运作的主程序与控制笔架升降的STC单片机程序。文章末尾为本次设计所遇到的问题以及对应心得的描写，也有对本次毕业设计的一些改进的想法。本次毕业设计所完成的智能小车基本达到预期所想，具有很大的推广价值，可以实现可靠的全向移动能力，性能可靠。关键词：Arduino麦克纳姆轮蓝牙控制智能小车南京师范大学电气与自动化工程学院毕业设计论文IIAbstractSmartcarisanimportantbranchofmobilerobotics.Itistoday'sresearchersfromamateurtooneofthemostpopularitems,widelyused,incultureandalsoplayamoreandmoreimportantroleinthelife.Inthelongrun,itsfuturedevelopmentbothincivilandmilitaryorspace,andotherfieldshasagoodprospectsanddevelopmentspace,withthedevelopmentofTheTimes,artificialintelligenceisincreasinglypopularwithpeople.Inthispaper,themaindesigntaskofmakingaglossymuwheeldrawingbasedontheArduinocar,andwritetherightprogramthatallowsuserstoandroidbluetoothtocontrolthemovementofthecarandtheriseandfallofpenrack,soastoachievemappingpurpose.Thispaperdescribesthevehiclebodydesignandtheoverallframe,andintroducesthemoduleofthecar.ATmega328usedbythisarticleintroducesthedevelopmentboardandthedepartment'skinematicprincipleofwheel,throughtheuseoftheArduinoplatformandkeilsoftwarethewriteoperationistocontrolthecarpenrackmainprogramandcontroloftheelevatoronSTCmicrocontrollerprogram.Attheendofthearticle,therearesomeSuggestionsforthedesignofthisdesign.Thisgraduatedesigncompleteintelligentcarachievestheexpected,hasgreatpopularizationvalue,canrealizeomnidirectionalmobileability,reliableperformanceandreliability.Keywords:ArduinoMecanumwheelbluetoothcontrolsmartcar南京师范大学电气与自动化工程学院毕业设计论文目录第一章绪论..........................................................................................................................................11.1选题背景及意义....................................................11.2国内外研究现状....................................................11.3课题的主要研究内容................................................2第二章硬件介绍................................................................................................................................32.1Arduino介绍......................................................32.1.1Arduino开发板的选择.........................................32.1.2Arduino拓展板...............................................62.2麦克纳姆轮介绍....................................................62.2.1麦克纳姆轮原理..............................................72.2.2麦克纳姆轮运动分析..........................................72.2.3全向运动的实现..............................................92.3蓝牙模块的选择...................................................122.4L293驱动控制板..................................................13第三章程序的调用及编写........................................................................................................153.1类库的编写及调用.................................................153.1.1简介.......................................................153.1.2库文件的改用...............................................153.2Arduino主程序的编写.............................................183.3STC单片机程序的编写.............................................21第四章程序的烧录........................................................................................................................264.1Arduino的烧录...................................................264.2STC单片机的烧录.................................................27第五章小车模型及操作流程...................................................................................................295.1小车的最终成品...................................................295.2流程示意.........................................................30第六章总结与不足........................................................................................................................316.1课题总结.........................................................316.2问题与不足.......................................................32致谢...........................................................................................................................................................33参考文献................................................................................................................................................34南京师范大学电气与自动化工程学院毕业设计论文第1页第一章绪论1.1选题背景及意义如今，多智能体系统（Multi-AgentSystem）已经被给予越来越多的研究和重视。智能小车作为其体系的重要组成部分，拥有广泛的应用前景和期望，成为了当前许多高校和电子竞赛所热衷的课题，可见其研究意义之大。本课题结合了当前热门的智能小车以及创客热衷的Arduino设计开发平台，再配合上将来拥有巨大商业和工业价值的Mecanum轮，通过蓝牙遥控实现无线控制进而达到全向绘图功能的智能小车。智能化是现代社会的产物，是未来的方向，是当前科技发展的目标，它可以起到比人为更为高效和安全的效果。自1978年，“智能模拟”就成为国家科学技术发展规划的主要研究课题。大力发展智能化，可以实现对资源的充分利用，进而获得最大收益，提高工业生产效率，还可以大大减少事故发生的概率，适合以后向慢慢从高端走向生活化。智能小车，是现代的先进技术的综合体，属于移动轮式机器人的一种。目前常见的轮式机器人遍布于医疗、军事、生活等各领域，发展面之广。然而目前常见的轮式机器人有其很多的弊端，在执行许多工作中往往会因为环境空间过于狭小进行无法移动，丧失机动性。近年来，全向移动的机器人以其特有的优越性越来越受到人们的关注及国内外研究机构的重视，Mecanum轮能在狭隘的空间里快速完成多种作业，对轮式移动小车具有极大的研究价值。1.2国内外研究现状基于Mecanum轮的全向机器人在国外已经发展多年，国内的研究还十分少见。在使用全向移动的技术后，可以显著提高小车的机动性和灵活性，在狭隘的空间作业时，有着显著的优势。在Mecanum轮发明后，世界许多发达国家诸如美国等大量应用于工业、民用、军事领域，包括叉车、运输车、竞赛智能车