乐高机器人常见的编程工具可分成以下几种类型： (1)图形化编程工具[3]。图形编程界面编程直观性强，与机器人本身结合紧密并且其测试程序 十分完善。但同时，缺点是程序模块较大，当编辑控制算法较为复杂的程序时，操作性较差。 (2)高级语言编程工具。除了乐高官方提供的基础的图形编程工具，还存在其它的的编程工具， NXC 工具较为常见（即 C 语言）。除此之外还有 NXJ 工具，该工具基于 Java 语言进行编译 运行[2]。 (3)其他编程语言工具。除了以上两种种类的语言开发工具之外，还有一些基于脚本语言或者 汇编语言的开发工具。

1。3 乐高机器人研究现状

1。4 本文的主要内容及安排

本文主要介绍基于 NXT 控制器的乐高机器人的搭建以及控制算法研究，在确定控制目标 的前提下进行机器人的搭建以及传感器的选用，并采用乐高 9797 套件中的图形化编程工具， 结合多种控制算法，设计出多种功能的乐高机器人，并在实际环境下进行测试、调节。本篇 毕业设计报告共有五章，主要结构如下：

第一章：引言，主要介绍机器人的研究背景及意义，并对乐高机器人的现阶段研究情况 做出分析及未来的展望；

第二章：通过分析各传感器的相关特性，正确选用传感器，并安装在符合功能要求的位 置，而后按照预期的模型（机场登机廊桥）搭建机器人；

第三章：使用乐高图形化编程工具，采用合适的控制算法进行程序设计，完成多种功能 整合（避障、巡线、自动靠近）的乐高机器人设计；

第四章：在深入学习、研究模糊 PID 控制算法的基础上，对模糊 PID 控制算法算法进行 matlab/simulink 仿真分析，并参考其控制效果，与本次设计中采用的控制算法进行比较并 且对其应用于乐高机器人的可能性进行分析；

第五章：总结本次毕业设计的重点，并针对其中不足点，做出进一步研究的展望。

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2 乐高机器人搭建

2。1 乐高机器人组成

机器人的种类繁多，但是机器人的系统组成基本相同，通常的组成部分为：控制器、传 感器、传动设备和反馈系统等多个部分组成。通过传感器感知环境状况，得到需要的数据， 并交给控制器，控制器接收传感器的数据并进行计算、处理，并最终将控制量传递给输出设 备，如电机，由此完成控制任务，达到控制目的。

乐高 9797 教育机器人套组包含 431 个部件，具体为：NXT 处理器、充电锂电池来,自,优.尔:论;文*网www.youerw.com +QQ752018766-

（2200mAh）、伺服电机 3 组、超声波传感器、声音传感器、光电传感器（颜色传感器）、 触动传感器、内置于伺服电机的角度传感器、连接线、USB 数据传输线以及各类机械小部件。 下文将对乐高 9797 机器人套组的主要部件进行介绍。

2。1。1 控制器

控制器类似于电脑的 CPU，是机器人的核心设备，它通过多个数据连接口连接各类传 感器，并接收、处理、输出各类参数，控制机器人的机会所有行为动作。乐高 9797 教育机器 人的控制器为 NXT 控制器