基于arduino开发平台的家庭机器人管家设计
摘要：本系统设计是基于开源技术的家庭机器人管家作为研究对象，集避障、报警、图像、传感一体的家庭机器人管家。它将基于arduino开发平台，c语言所开发出来的智能家庭机器人管家。本文的目的是介绍这个家庭机器人管家设计开发，以及对其系统的分析、电路的原理以及程序的编写与分析。这个设计中包括了传感器模块、LCD1602字符液晶模块。该系统电路架构简单、温度控制实测效果好、操作快捷简单、智能化程度比较高。本论文会着重于方案设计以及系统的软硬件的实施，然后进行调试，确保系统正常运行。
关键词：开源技术；ARDUINO；家庭机器人管家；
Design of a housekeeper robot based on open source technology
Abstract: This system design takes family robot housekeeper based on open source technology as the research object, and integrates housekeeping, alarm, image and sensing into a family robot housekeeper. It will be based on the Arduino development platform, the intelligent home robot housekeeper developed by C language. The purpose of this paper is to introduce the design and development of the family robot housekeeper, as well as the analysis of its system, the principle of the circuit and the programming and analysis of the program. This design includes sensor module and LCD1602 character LCD module. The system has simple circuit structure, good temperature control effect, quick and simple operation and high intelligence. This paper will focus on the design of the scheme and the implementation of the software and hardware of the system, and then debug it to ensure the normal operation of the system.
Keywords: open source, ARDUINO, Housekeeper robot
目 录
第一章 绪论 5
1.1 家庭机器人管家的背景 5
1.2 基于开源技术的机器人国内环境 5
1.3 家庭机器人管家的意义 5
1.4 家庭机器人管家的市场 6
1.5 家庭机器人管家设计要素 6
1.6 课题的意义与任务 6
第二章 家庭机器人管家系统设计 7
2.1 系统整体方案设计思路 7
2.2 家庭机器人管家系统方案设计 8
2.3 开发工具 8
2.3.1 Arduino Mega 2560 8
2.3.2 PROTEUS DESIGN SUITE 9
2.4 本章总结 9
第三章 家庭机器人管家系统硬件设计 9
3.1 家庭机器人管家系统硬件设计思路 9
3.1.1 家庭机器人管家系统硬件的组成 10
3.1.2 家庭机器人管家系统硬件设计要求 10
3.2 家庭机器人管家系统硬件设计 10
3.2.1 Arduino主控面板 10
3.2.2 电源接口模块设计 11
3.2.3 HC-SR04超声波测距模块 12
3.2.4 DHT11数字温湿度传感器 14
3.2.5 MQ-2气感传感器 15
3.2.6 有源蜂鸣器 16
3.2.7 LCD1602液晶显示模块 16
3.3 本章总结 17
第四章 家庭机器人管家系统软件设计 18
4.1 系统软件设计总体思路 18
4.2 模块设计框图 18
4.3 测距及避障模块设计 19
4.4 温湿度传感器模块设计 21
4.5 报警模块设计 22
4.6 气感模块设计 23
4.7 LCD模块设计 24
4.7 本章总结 25
第五章 系统调试 25
检查硬件连接和软件系统 25
第六章 总结与展望 26
小结与致谢 26
参考文献 27
毕业设计附录 28
第一章 绪论
1.1 家庭机器人管家的背景
“机器人”这一名词缔造于上世纪20年月一名捷克斯洛伐克作家写的科幻小说《罗姆萨的机器人全能公司》中。1939年在美国纽约世界博览会上展出了一台家用机器人，该机器人可以走路，会说一些简单的话。1954年美国人乔治·德沃尔制造出了全球第一台可以编程的机器人。1962年美国制造出生避世界上第一台产业机器人，1969年“仿人机器人之父”加藤一郎研发出了第一台用双脚走路的机器人，1999年日本索尼公司推出了广受爱好AIBO机器人。2003年至2006年间全球的家庭只智能机器人以每年40%的速度增长，将可能是继家电，电脑之后以超长速度增长的产品。2009年4月成立了中国大陆第一个机器人产业协会“深圳机器人协会”事实证明，家庭机器人的研究是本世纪高新技术的必然发展，也符合现在信息产业时代的发展需求。同年，英国的研究人员提出了极新计划理念即“家庭机器人管家”。
1.2 基于开源技术的机器人国内环境
中国的机器人的研究开始于上个世纪70年代，相对于美国国家的50年代起步较晚，但我们国家在机器人发展方面一直很重视，每年都不断的加强经济和技术扶持力度。目前，我国已经基本掌握了机器人制造的基础技术，使得机器人的加工速度和加工精度都有了很大的提升。据了解我国根据现状提出的相关配套政策也正在加速定制，专利的申请的大幅提升，加速缩短了与先进水平的差距让机器人从中国制造变为中国创造。
开源即开放源代码，其最大特点是开放性而不是免费，开源的本质是让技术可以互相学习得以发展，进步，是互利共赢而不是没有版权，让人一味索取。开源技术因为其本质的公开性，在技术层面已经不存在较大差异，主要是观察企业或个人发布的源代码对整个开源社区作出贡献。2008年8月，开源中国社区正式成立。2013年8月，开发云平台“码云”作为一个大型云平台上线运营。2015年7月21日，开源中国招募平台上线，为企业和和程序员搭建专业垂直的招聘平台。2015年9月，开源中国开展的众包业务进入试运行，我国正式进入的软件开发众包领域。2015年，开源中国众包平台上线“找人”和“整包”两类模式，从而满足更多的开发需求。
参考文献
[1] 吴爱燕,崔雪炜.家庭机器人的研究进展[J].2009
[2] 邓知辉. 基于Android控制平台的家居机器人设计与实现[J]. 信息通信, 2015(10):64-65.
[3] 黄思博,潘良辰,储健.基于Arduino和Openwrt的智能家居门警系统设计与实现[J].? 电脑知识与技术(学术交流),2014
[4] 贾伯年,俞朴.传感器技术[M].东南大学出版社.1992
[5] 蔡自兴.机器人学[M].清华大学出版社.2000
[6] 俞乐君, 沈洪波. 用于蜂鸣器的测试装置: CN, CN 202793584 U[P]. 2013.
[7] 王纪刚, 袁红兵, 张相田. 无线温湿度数据采集板的设计[J]. 机械制造与自动化, 2013, 42(6):113-117.
[8] 张群强, 赵巧妮. 基于MQ-2型传感器火灾报警系统的设计[J]. 价值工程, 2015(13):96-98.
[9] 邓志超.《互联网论文库》.2016
[10] ?马晓峰.基于Arduino的智能循迹避障车设计.《互联网论文库》/2015
