老鼠是人类的天敌，人类都一直与之斗争。以前人们往往应用药物、化学等方式来灭鼠，但是在餐馆、厨房等老鼠出现的重灾区是不能用这些方式 来处理的，它关系到人们的生命安全，因而出现了一种新的与老鼠的斗争方 式——驱鼠，因此也孕育产生了电子驱鼠方式。 现在市面上的电子驱鼠器基本上是属于固定在一个地方发射超声波驱 鼠。本设计移动驱鼠机器人是将市面上的电子驱鼠器与移动机器人结合起来， 克服了一般电子驱鼠器只能在小范围内的驱鼠，并且只是发出固定频率驱鼠 的问题。本文首先结合国内外移动机器人的研究现状，概述了移动机器人的 发展状况，阐明了本论文的研究背景和意义，并概述了本论文的主要内容和 工作。 论文中针对实际需求设计了移动驱鼠机器人的车体结构，底盘采用圆形 结构，左右两独立驱动轮加前后两万向轮构成机器人的行走机构，这种设计 使机器人移动灵活，在狭小的空间内亦可自由活动。机器人的控制系统为本 设计的核心，采用了ＡＴ８９Ｓ５２单片机作为控制系统的核心控制芯片。总体上 采用模块化设计方案，详细分析设计了机器人的电源模块、驱鼠超声波发射 模块、避障模块、电机驱动模块等模块的电路以及编译了各模块所需的软件 程序，并讨论了系统设计的可靠性问题。

移动机器人的运动控制是研究中的一个难点，本设计的移动驱鼠机器人 的运动采用沿墙跟踪的方式，使机器人可以在空间内进行全覆盖式驱鼠。对 机器人在行进过程中遇到障碍物的避障控制采用了模糊控制方式。通过试验， 所设计的移动驱鼠机器人达到预期效果。 关键词：移动机器人；驱鼠；避障；模糊控制 西南交通大学硕士研究生学位论文 第ｌｌ页 ＡＢＳＴＲＡＣＴ Ｒ丑＿ｔｓａｒｅｔｈｅｎａｔｕｒａｌｅｎｅｍｉｅｓｏｆ ｈｕｍａｎｉｔｙ，ｐｅｏｐｌｅ ｈａｖｅ ａｌｗａｙｓ ｕｓｅｄ ｄｒｕｇｓ， ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，ａｎｄｏｔｈｅｒ ｗａｙｓ ａｎｔｉ－ｒａｔ，ｂｕｔｔｈｅｙａｒｅｎｏｔａｌｌｏｗｅｄｉｎｒｅｓｔａｕｒａｎｔａｎｄｉｎ ｋｉｔｃｈｅｎｉｔ ｈａｓａ ｂｅａｒｉｎｇ ｐｅｏｐｌｅ’Ｓｌｉｖｅｓａｎｄ ｓａｆｅｔｙＲｅｓｕｌｔｉｎｇ ｉｎａｎｅｗ ｗａｙ ｒａｔ－－ｒｅｐｅｌｌｉｎｇｒａｔ．Ｔｈｕｓｔｈｅｒｅａｐｐｅａｒｅｄ ｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｒｅｐｅｌｌｉｎｇ ｒａｔ ｗａｙ． Ｎｏｗｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｒａｔ ｒｅｐｅｌｌｅｎｔ ｂａｓｉｃａｌｌｙｆｉｘｅｄｉｎｏｎｅ ｐｌａｃｅ ｌａｕｎｃｈ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｔｏ ｒｅｐｅｌ ｒａｔｉｎｍａｒｋｅｔ．Ｔｈｅｍｏｂｉｌｅｒａｔ ｒｅｐｅｌｌｉｎｇ ｒｏｂｏｔｉｓ ｆａｌｌｉｎｇｔｏｇｅｔｈｅｒ ｗｉｔｈｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｒａｔ ｒｅｐｅｌｌｅｎｔ ａｎｄｔｈｅｍｏｂｉｌｅｒｏｂｏｔ，ｉｔｏｖｅｒｃｏｍｅｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｔｈａｔｔｈｅ ｇｅｎｅｒａｌ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｒａｔ ｒｅｐｅｌｌｅｎｔ Ｃａｎ ｏｎｌｙｒｅｐｅｌ ｒａｔｉｎａｓｍａｌｌａｒｅａａｎｄｓｅｎｄ ｏｕｔａｆｉｘｅｄ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｓｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｒｅｓｅａｒｃｈｓｉｔｕａｔｉｏｎｉｎ ｍｏｂｉｌｅｒｏｂｏｔ ｆｌｉｅｄａｎｄ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ ｏｆｔｈｉｓ ｓｕｂｊｅｃｔ ｉｎｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｐａｒｔ．Ｉｔ ａｌｓｏｄｅｓｃｒｉｂｅｓｔｈｅｍａｉｎ ｓｔｕｄｙ ｃｏｎｔｅｎｔｓａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈｗｏｒｋｏｆｔｈｉｓ ｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ． Ｔｈｅｒｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｂｏｄｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｒｏｂｏｔｉｎ ｐａｐｅｒ，Ｃｈａｓｓｉｓ ｕｓｅｄｃｉｒｃｕｌａｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｔｗｏｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｄｒｉｖｉｎｇ ｗｈｅｅｌｓｌｉｅｏｎｔｈｅｒｏｂｏｔ’Ｓｌｅｆｔａｎｄ ｒｉｇｈｔ，ｔｈｉｓ ｄｅｓｉｇｎ ａｌｌｏｗｓｆｌｅｘｉｂｌｅｍｏｂｉｌｅ ｒｏｂｏｔ，ｉｔＣａｎｍｏｖｅ ｆｒｅｅｌｙ ｉｎｓｍａｌｌ ｓｐａｃｅ．Ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓｔｈｅｍｏｓｔ ｉｍｐｏｒｔａｎｔｐａｒｔ ｏｆｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ，ＡＴ８９Ｓ５２ ｕｓｅｄａｓａ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒｃｏｎｔｒｏｌｏｆｔｈｅｃｏｒｅ ｃｈｉｐ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｓｄｅｓｉｇｎ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｄｅｔａｉｌ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｍｏｄｕｌｅ ｄｅｓｉｇｎｓｔｙｌｅ，ｔｈｅ ｃｏｎｔｒ０１ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎｃｌｕｄｅｓＭＣＵ ｍｏｄｕｌｅ，ｏｂｓｔａｃｌｅ ａｖｏｉｄａｎｃｅ ｍｏｄｕｌｅ，ｍｏｔｏｒｄｒｉｖｅ ｍｏｄｕｌｅ，ｒｅｍｏｔｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｏｄｕｌｅ，ｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙ ｍｏｄｕｌｅａｎｄＳＯ ｏｎ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｉｔ ｍａｋｅｓａｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎａｂｏｕｔｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅ ｄｅｓｉｇｎ’Ｓｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ａｎｄｓｏｍｅｒｅｌａｔｉｖｅ ｑｕｅｓｔｉｏｎｓ． Ｔｈｅｍｏｂｉｌｅｒｏｂｏｔｃｏｎｔｒｏｌｉｓ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔｙｉｎｒｅｓｅａｒｃｈ．Ｉｔ ａｄｏｐｔｓ ｆｏｌｌｏｗ－ｗａｌｌ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒ ｒｅｆｅｒｓ ｔｏｔｈｅ ｆｕｚｚｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｉｎｔｈｅ ｏｂｓｔａｃｌｅ ａｖｏｉｄａｎｃｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｏｆｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｒｏｂｏｔ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｈａｓｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｄｅｍａｎｄｏｆｔｈｅｔａｓｋ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｏｂｉ Ｉｅ ｒｏｂｏｔ：ｒａｔ—ｒｅｐｅＩＩｉｎｇ；ｏｂｓｔａｃＩｅ ａｖｏｉｄａｎｃｅ：ｆｕｚｚｙ ｃｏｎｔｒｏＩ： 西南交通大学学位论文创新性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作 所得的成果。

除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体己经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体， 均已在文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 本学位论文的主要创新点如下： １．采用移动机器人自主移动方式对空间内进行全方位的超声波驱鼠， 在国内尚无同类产品问世，具有一定的创新性； ２．采用双红外光电开关差距式检测沿墙跟踪方式行走，使机器人较以 往的沿墙走移动机器人移动的更加平稳； ３．基于模糊控制的避障算法，根据经验建立模糊控制规则库。 学位论文作者签名：专１诗 日期：Ｙ－１１ 学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查 阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关 数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位 论文。 本学位论文属于 １．保密口，在 年解密后适用本授权书： ２．不保密ｉ使用本授权书。 （请在以上方框内打“４’’） 学位论文作者签名：弓ｃ＼该 日期：沙ｙ．忆Ｉｏ 西南交通大学硕士研究生学位论文 第１章绪论１．１引言 机器人由操作机、控制器、伺服驱动系统和检测传感器装置构成，是一 种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一 体化的自动化生产设备。

机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信 息和传感器技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研 究十分活跃、应用日益广泛的领域。对机器人研究和应用的水平，是一个国 家工业自动化水平的重要标志。 移动机器人是机器人学中的一个重要分支，其研究始于２０世纪６０年代 末期，斯坦福研究院（ＳＲＩ）的ＮｉｌｓＮｉｌｓｓｏｎ和ＣｈａｒｌｅｓＲｏｓｅｎ等人，在１９６６年至 １９７２年中研制出了取名Ｓｈａｋｅｙ的自主移动机器人（Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ ｍｏｂｉｌｅｒｏｂｏｔ， ＡＭＲ）。目的是研究应用人工智能技术，在复杂环境下机器人系统的自主推 理、规划和控制。２０世纪７０年代末，随着计算机的应用和传感器技术的发 展，移动机器人研究又出现了新的高潮，特别是自２０世纪８０年代后期，许 多国家有计划地开展了移动机器人（ＭｏｂｉｌｅＲｏｂｏｔ）技术的研究。如美国的 Ｈｕｇｈｅｓ人工智能中心在１９８７年首次进行了移动机器人越野实验，Ｓｔａｎｆｏｒｄ 大学的室内移动机器人能在立体制导系统引导下慢速步行，中国科学院沈阳 自动化研究所、清华大学智能与系统实验室、北京航空航天大学、河北工业 大学等科研院所较早地开展了对移动机器人的研究。

现在以移动机器人作为 载体开发的特种机器人种类繁多，如农业中使用的自主行走拖拉机，智能轮 椅，核工业中的废料运输机器人，服务机器人，高速公路中的自动驾驶车等 等。目前，移动机器人已向实用化、系列化发展。 １．２移动机器人的国内外发展现状及发展趋势 自上世纪９０年代以来，各国学者对移动机器人的研究十分活跃，目前， 各种类型和智能水平的移动机器人也已在工业生产、日常生活和军事中获得 应用。由于移动机器人在国民经济及人们生活中有极大的应用潜力，世界各 国对移动机器人的研究都极为重视，促使移动机器人得到快速开发。 在制造业中，其最成功的应用是作为自动化生产系统中的无人驾驶搬运 西南交通大学硕士研究生学位论文 机器人，用以完成机床之间、机床与自动仓库之间的物料传送，以及机床与工具库间的工具传送。它是一种针对路径多叉、搬运对象多边、大批量生产 规模的运输手段，由于移动机器人的运动灵活性，大大增加了生产系统的柔 性和自动化程度。在工厂自动化中，移动式搬运机器人是必不可少的。 在非制造业中，星际探索和能源开发是移动机器人两大应用方向。从６０ 年代开始，美国开始研究火星探索用移动机器人，以便在火星上软着陆后进 行移动并收集数据。

自１９６５年美国成功发射水手４号行星探测器以来，人类 就从没放弃过对火星的探索。１９７６年７月和８月美国的“海盗１号＂和“海 盗２号＂在火星成功登陆，１９９６年１２月４日火星探路者登陆器在肯尼迪航 天中心发射，经过７个月的长途跋涉，１９９７年７月，在火星上成功着陆后， 索杰纳漫游车离开登陆器在火星表而漫游，行驶了几千米，完成了预定的科 学探测任务。海洋开发方面，移动机器人的作用是资源调查、石油矿藏开采、 沉船打捞等。现在，移动机器人的研究开发，除上述应用外，还涉及许多其 它应用领域，如在采矿业中进行隧道的掘进和矿藏的开采，军事上用于探测 侦察、爆炸物处理，特别是在一些具有危险性的操作中，例如核电厂的废料 搬运、有毒的化工场地作业。 最近几年，移动机器人技术又广泛应用到智能交通系统等其它服务方面。 在服务机器人方面，日本及美国处于绝对领先地位，例如：安川电机和富士 通公司联合开发的送餐机器人，它可以在医院里分送饮食到各个病床，并在 病人用完餐后收回餐具；日木静甲株式会社的清水工厂开发出一种自动清扫 机器人，它可用于各种工厂中的清扫工作，采用了光纤陀螺来自主控制机器 人的方向，对地面没有任何要求。

美国也非常重视服务机器人的开发和应用， 据《新科学家》杂志报道，能够从事吸尘和洗碗盘之类烦琐家务事的机器人， 现在已经可以在美国以邮购方式获得，每个售价还不到８００美元。目前在我 国，服务机器人开发应用较少，只有少数研究所及高校在研究开发，所取得 的研究成果距实用化还有很大的差距。与任何－ｆ－ｊ现代技术分支一样，移动 机器人研究的兴起一方面是社会生产发展的需要，另一方面也是相关技术领 域交叉发展的结果，其中一个最直接的因素是计算机技术的发展。计算机计 算、存储能力的大幅提高，为移动机器人运行更复杂的实时控制算法创造了 条件。另外计算机科学出现了一系列诸如人工智能、专家系统等新兴技术分 西南交通大学硕士研究生学位论文 支学科，这些学科为移动机器人未知或动态环境的实时导航开辟了道路。移动机器人技术己成为众多高新技术的产物，同时也为其它技术的发展提供了 丰富的研究素材和应用场所。 利用现代网络技术对机器人系统进行远程控制与操作，已成为最新的机 器人研究方向之一。所谓网络机器人技术就是经过Ｉｎｔｅｒｎｅｔ等网络对机器人 进行公开和快捷的研究、开发操作和试验，以实现高度的资源共享和技术交 流。基于网络的机器人实现了一个廉价的、灵活多变的系统，网络通信和通 信协议在机器人系统中得到应用，以标准的互联网络硬件为通讯基础，通过