1。2 乐高机器人简介 1

1。3  乐高机器人研究现状 3

1。 4 本文的主要内容及安排 4

2 乐高机器人搭建 5

2。1  乐高机器人组成 5

2。2  乐高机器人的搭建 11

2。3  机器人搭建成果 16

2。 4 本章小结 17

3 控制算法设计及程序实现 18

3。 1 程序设计目标 18

3。2 编程软件选择及介绍 18

3。3 各模块编写及算法使用 19

3。4 本章小结 33

4 模糊 PID 算法及 simulink 仿真研究 34

4。 1 PID 算法 simulink 仿真情况 34

4。2 模糊 PID 控制算法 35

4。3 本章小结 39

5 研究展望 40

结论 41

致谢 42

参考文献 43

1 引言

1。1 研究意义及背景

机器人作为光电信号和计算机控制一体化的前沿研究领域, 技术含量高、难度大, 是高 新技术研究发展水平的重要标志之一。随着社会以及科学研究水平的不断发展，人类对于机 器人的需求也不断增大，由于人类受制于许多自然条件，很多的科学研究以及生活行为都无 法完成。在这样的情况下，机器人便可以发挥其独有的特点，节约人力开销、保护人类的安 全的同时，进行严苛自然条件下的工作，或是有效减少人类的负担。论文网

机器人既可以在恶劣危险的环境下实现检修、救援、探测、排爆等高危工作，也可以在 服务、娱乐行业方面发挥重要的作用, 具有广阔的应用前景。机器人研究发展至今，研究水 平和技术水平都得到了长足的发展。现阶段，对机器人的研究主要集中在移动机构研究、移 动机器人的运动规划、导航与规划、交互通信技术和信息融合这几个方面[1]。通过搭建合适 的机器人模型，选取合适的控制算法，能够完成特定的工作任务(避障、巡线和自动靠近等)。

因此机器人的总体设计与控制算法研究、仿真实验均十分重要，且有着很大的应用价值。

1。2 乐高机器人简介

乐高 Mindstorms 机器人是一种教育机器人。其硬件由机械部件、NXT 控制器、伺服电机 和传感器等组成，乐高机器人常用传感器有：光电传感器、力传感器、声音传感器、超声波 传感器、红外传感器、位置和姿态传感器、陀螺仪以及温度传感器。目前，乐高机器人能够 使用图形化编程语言（NXG 软件）、C 语言（NXC 软件）以及 JAVA 语言（NXJ 软件）编程， 让乐高机器人实现不同的操作指令[2]。通过自我创新，并且尝试搭建，可以形成众多机械组 合，如爬行车（图 1。1），风扇（图 1。2），载货平台（图 1。3）辅以不同的控制算法，可以 完成不同的任务目的，并且可以通过导入控制算法，检验控制算法的可行性、稳定性以及可 靠性。文献综述