0093-智能巡線機(jī)器人設(shè)計
0093-智能巡線機(jī)器人設(shè)計,智能,機(jī)器人,設(shè)計
開題報告設(shè)計(論文)名稱智能巡線機(jī)器人設(shè)計設(shè)計(論文)類型機(jī)械類設(shè)計指導(dǎo)教師學(xué)生姓名學(xué)號系、專業(yè)、班級一、選題依據(jù):(簡述研究現(xiàn)狀或生產(chǎn)需求情況,說明該設(shè)計(論文)目的意義。)現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床是綜合應(yīng)用計算機(jī)、自動控制、自動檢測以及精密機(jī)械等高等技術(shù)的產(chǎn)物,是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品,作為數(shù)控車床的一部分三坐標(biāo)數(shù)控機(jī)械定位系統(tǒng),也是全新型的自動化產(chǎn)品。通過對三維掃描檢測裝置的機(jī)械傳動系統(tǒng)的設(shè)計和總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計,能初步掌握機(jī)電一體化系統(tǒng)或產(chǎn)品機(jī)械傳動設(shè)計方法和重點(diǎn)考慮的問題、總體機(jī)構(gòu)設(shè)計的基本要求和方法等方面的技能,并能對該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)仿真進(jìn)行設(shè)計與分析。由于產(chǎn)品變化的頻繁,為有效的保證產(chǎn)品質(zhì)量,提高勞動生產(chǎn)率和降低成本,要求機(jī)床不僅具有較好的通用性和靈活性,而且要求加工過程實(shí)現(xiàn)自動化,那么所設(shè)計的定位系統(tǒng)也同樣應(yīng)該具備高精度、高效率、高質(zhì)量、高可靠性的優(yōu)點(diǎn)。在老師的指導(dǎo)下,對三維掃描檢測裝置的機(jī)械傳動系統(tǒng)設(shè)計和總體結(jié)構(gòu)設(shè)計的摸索過程中,不但能對已有知識進(jìn)行查缺補(bǔ)漏,而且接觸、掌握更多的零件選型原則,還能吸收前延知識理念,從而為畢業(yè)后能更好的適應(yīng)機(jī)電產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代的新環(huán)境奠定基礎(chǔ)。二、設(shè)計(論文研究)思路及工作方法l X,Y,Z三方向的伺服電機(jī)選擇與傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計。l 各個方向定位導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計。l 三維掃描檢測裝置總體結(jié)構(gòu)設(shè)計。l 合理選用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)件、通用件、外購件。l 應(yīng)用Pro/E繪制裝配圖進(jìn)行動態(tài)仿真。l 根據(jù)要求完成設(shè)計報告及圖紙。 三、設(shè)計(論文研究)任務(wù)完成的階段內(nèi)容及時間安排。l 查閱和搜集設(shè)計資料,在此基礎(chǔ)上指定設(shè)計方案 l 進(jìn)行整體方案設(shè)計 l 機(jī)械整體設(shè)計 l 控制設(shè)計 l 編寫設(shè)計說明書 l 檢查 指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師簽字: 年 月 日教研室畢業(yè)設(shè)計(論文)工作組審核意見難度分量綜合訓(xùn)練程度 教研室主任: 年 月 日設(shè)計(論文)類型:A理論研究;B應(yīng)用研究;C軟件設(shè)計;D-其它等。前 言 智能巡線機(jī)器人設(shè)計任務(wù)書設(shè)計(論文)題目: 智能巡線機(jī)器人設(shè)計 1畢業(yè)設(shè)計(論文)的主要內(nèi)容及基本要求 1.總體方案設(shè)計; 2機(jī)械整體設(shè)計; 3.控制設(shè)計; 4編寫設(shè)計說明書;2指定查閱的主要參考文獻(xiàn) 1.機(jī)器人控制電子學(xué) 2.機(jī)器人探索 3.機(jī)器人的創(chuàng)意設(shè)計與實(shí)踐 4MSP430系列FLASH型超低功耗16位單片機(jī) (電子和機(jī)械方面的書)3進(jìn)度安排設(shè)計(論文)各階段名稱起 止 日 期1查閱和搜集設(shè)計資料,在此基礎(chǔ)上指定設(shè)計方案2進(jìn)行整體方案設(shè)計3機(jī)械整體設(shè)計4控制設(shè)計5編寫設(shè)計說明書6檢查 前 言 第3頁摘 要近年來機(jī)器人的研究和應(yīng)用已經(jīng)不僅僅局限于軍用領(lǐng)域。許多應(yīng)用于軍用機(jī)器人上的成功技術(shù)已經(jīng)在民用機(jī)器人中得到了一定的應(yīng)用。在工業(yè)機(jī)器人的基礎(chǔ)上,運(yùn)用了傳感器技術(shù)和單片機(jī)智能控制技術(shù),設(shè)計出了一種能自動運(yùn)送貨物的職能巡線機(jī)器人。論文首先對智能巡線機(jī)器人總體設(shè)計方案進(jìn)行敘述,闡述其各要素的工作原理,然后就整個智能巡線機(jī)器人系統(tǒng)劃分為五個模塊,分章節(jié)對各個模塊設(shè)計制作進(jìn)行闡述。機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)部分,通過分析常用的車輪驅(qū)動配置方式,擇優(yōu)選擇了前排安裝兩個萬向輪、后排安裝兩個獨(dú)立驅(qū)動輪的設(shè)計方案,充分考慮到了巡線的簡易性和穩(wěn)定性。機(jī)器人傳感器接口與驅(qū)動電路部分,詳細(xì)闡述了光電傳感器檢測信號原理,敘述了設(shè)計所采用的光電傳感器接口電路詳細(xì)設(shè)計方案,分析了傳感器采用該種布局方案的原因。針對機(jī)器人的機(jī)械特性和速度要求,選用了L298N驅(qū)動芯片驅(qū)動電機(jī),分析了它的優(yōu)缺點(diǎn)和可行性。機(jī)器人主控系統(tǒng)硬件部分闡述了主控芯片選型,主控電路設(shè)計方案,以及相應(yīng)的接口說明。軟件部分在MSP430平臺上實(shí)現(xiàn)了快速、穩(wěn)定、準(zhǔn)確的巡線方法。關(guān)鍵詞: 機(jī)器人;巡線;光電檢測;PWM驅(qū)動。AbstractIn recent years, research and design of robot has not been limited just in military field. Many technologies, which had been used in the military field cuccessfully, have been used in the field of civilian robot. Based on the industrial robot, and by applying sensor interface control and SCM intelligent control, this project has designed one kind of biranpower line walking robot that is able to carry the goods by itself. In this thesis, the overall design of autonomous line-tracking robot and principle of each essential element have been described. The robot system has been divided into five parts as fellow.The autonomous line-tracking arithmetic is the key of this project research. The relative position relationship between the robot and the leading line is divided into seven typical states; the adjustment strategy has been described respectively. An implementation principle to enable centerline approaching the leading-line gradually has been described by adjusting continuously chassis posture.In mechanical structure part, by analyzing the normal wheel drive configurations, it has been choiced that two universal wheels are installed in the front and two independent driving wheels are installed in the rear, which takes fully into account the simplicity and stability of the line-tracking. In sensor interface and drive circuit part, a detail explanation of photoelectric sensor and interface circuit has been discussed carefully. To adapt the robot mechanical properties and speed requirement, two motor driving circuits based on different principles have been designed and their advantages and feasibility analyied.In robot control system part, hardware and software have been discussed such as CPU choosing, control circuit designing, and hardware interface assigning, etc. Based on the MSP430, the speed difference from left and right wheel created by the Pulse-Width Modulation adjusts the position of the robot and leading line, which carries out the autonomous runs along with the leading line quickly, stably and accurately.Keywords: Robot; Line-tracking; Photoelectric Sensor; PWM. 前言機(jī)電一體化是綜合應(yīng)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感測試技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)及軟件編程技術(shù)等,機(jī)器人則是機(jī)電一體化的顯著代表。機(jī)器人根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)目標(biāo),以智力、動力、結(jié)構(gòu)、運(yùn)動和感知組成要素為基礎(chǔ),對各組成要素及其間的信息處理、接口耦合、運(yùn)動傳遞、物質(zhì)運(yùn)動、能量變換機(jī)理進(jìn)行研究,使得整個系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合與綜合集成,并在系統(tǒng)程序和微電子電路的有序信息流控制之下,形成物質(zhì)和能量的有規(guī)則運(yùn)動,在高功能、高質(zhì)量、高精度、高可靠性、低能耗意義上實(shí)現(xiàn)各種技術(shù)功能組合以得到最佳功能價值的系統(tǒng)工程技術(shù)。機(jī)器人技術(shù)作為20世紀(jì)人類最偉大的發(fā)明之一,自1960年代初問世以來,經(jīng)歷40年的發(fā)展已取得長足的進(jìn)步。機(jī)器人的出現(xiàn)并高速發(fā)展是社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然,是為了提高社會的生產(chǎn)水平和人類的生活質(zhì)量,讓機(jī)器人代替人干那些人干不了、干不好的工作。在現(xiàn)實(shí)生活中有些工作會對人體造成傷害,比如噴漆、重物搬運(yùn)等;有些工作要求質(zhì)量很高,人難以長時間勝任,比如汽車焊接、精密裝配等;有些工作人無法身臨其境,比如火山探險、深海探密、空間探索等;有些工作不適合人去干,比如一些惡劣的環(huán)境、一些枯燥單調(diào)的重復(fù)性勞作等;這些都是機(jī)器人大顯身手的地方。服務(wù)機(jī)器人還可以治病保健、保潔保安;水下機(jī)器人可以幫助打撈沉船、鋪設(shè)電纜;工程機(jī)器人可以上山入地、開洞筑路;農(nóng)業(yè)機(jī)器人可以耕耘播種、施肥除蟲;軍用機(jī)器人可以沖鋒陷陣、排雷排彈??梢哉f,機(jī)器人的應(yīng)用范圍非常之廣。據(jù)國外專家預(yù)測,2l世紀(jì)將是機(jī)器人技術(shù)革命的世紀(jì),機(jī)器人作為全面延伸和擴(kuò)展人的體力和智力的手段將實(shí)現(xiàn)“當(dāng)代最高意義上的自動化”。機(jī)器人的應(yīng)用和普及正在改變?nèi)祟惖纳a(chǎn)方式、生活方式和作戰(zhàn)方式。 第11頁目 錄摘要1Abstract2前言3第1章 緒論111 機(jī)電一體化技術(shù)簡介11. 2智能巡線機(jī)器人的概況21. 3 課題的主要內(nèi)容2第2章 自動巡線機(jī)器人總體方案設(shè)計421 機(jī)器人要素分析422 機(jī)器人總體分析52.2.1 場地分析52.2.2 機(jī)械結(jié)構(gòu)分析52.2.2控制系統(tǒng)框架設(shè)計52.2.4運(yùn)動姿態(tài)分析5第3章 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計731 移動機(jī)器人的車輪驅(qū)動配置73.1.1 機(jī)器人常用車輪驅(qū)動配置介紹73.1.2 本系統(tǒng)所采用的車輪驅(qū)動方式配置1032 機(jī)器人機(jī)械尺寸設(shè)計11第4章 傳感器接口電路設(shè)計1341 機(jī)器人對巡線傳感器的要求1342 超聲波傳感器134.2.1超聲波傳感器的原理134.2.2 超聲波的發(fā)射與接受電路1543 紅外光電反射式傳感器154.3.1 紅外光電反射式傳感器原理164.3.2 基于反射光強(qiáng)度測量的紅外光電反射式傳感器電路1744 紅外光電反射式傳感器布局19第5章 電機(jī)驅(qū)動電路設(shè)計2151 驅(qū)動電機(jī)的選用215.1.1電機(jī)減速器的選擇225.1.2 所選電機(jī)性能校核2352 直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動控制2453 直流電機(jī)的速度控制2654基于L298的驅(qū)動電路28第6章 智能巡線機(jī)器人之態(tài)調(diào)整方法3161 總體分析3162 姿態(tài)分析32第7章 主控系統(tǒng)的設(shè)計3671 主控制芯片的選型367.1.1 MSP430系列與89C51系列單片機(jī)367.1.2 選用的MSP430F449的原因387.1.3 MSP430F449的引腳3972 主控單元電路設(shè)計3973 MSP430實(shí)現(xiàn)巡線算法437. 4巡線改進(jìn)方法的實(shí)現(xiàn)467. 5轉(zhuǎn)彎分析51總結(jié)與展望56致謝57參考文獻(xiàn)58附件一:程序60附件二:元件76第1章 緒論本章首先從機(jī)器人的發(fā)展歷程引出機(jī)器人研究的發(fā)展趨勢,再具體到本次設(shè)計針對的任務(wù)要求,明確了設(shè)計任務(wù)的主要內(nèi)容。11 機(jī)電一體化技術(shù)簡介“機(jī)電一體化”源于“Mechatronic”,是一個新興的邊緣學(xué)科,國內(nèi)外都處于發(fā)展階段,她代表著機(jī)械工業(yè)技術(shù)革命的前沿方向。她是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展最為活躍的領(lǐng)域之一。機(jī)電一體化是綜合應(yīng)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感測試技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)及軟件編程技術(shù)等,根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)目標(biāo),以智力、動力、結(jié)構(gòu)、運(yùn)動、和感知組成要素為基礎(chǔ),對各組成要素及其間的信息處理、接口耦合、運(yùn)動傳遞、物質(zhì)運(yùn)動、能量變換機(jī)理進(jìn)行研究,使得整個系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合與綜合集成,并在系統(tǒng)程序和微電子電路有序信息流控制之下,形成物質(zhì)和能量的有規(guī)則運(yùn)動,在高功能、高精度、高可靠性、低能耗意義上實(shí)現(xiàn)各種技術(shù)功能組合以得到最佳功能價值的系統(tǒng)工程技術(shù)。機(jī)電一體化技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展的根本原因在于社會的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,系統(tǒng)工程、控制工程和信息論是機(jī)電一體化的理論基礎(chǔ),是機(jī)電一體化技術(shù)的方法論。半導(dǎo)體大規(guī)模集成電路制造技術(shù)的進(jìn)步則為機(jī)電一體化奠定了物質(zhì)基礎(chǔ),機(jī)電一體化技術(shù)的研究與應(yīng)用融合于學(xué)科交叉。機(jī)電一體化依賴于相關(guān)技術(shù)的發(fā)展,同時也促進(jìn)了相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。目前世界上普遍認(rèn)為機(jī)電一體化可以分為兩大類:生產(chǎn)過程機(jī)電一體化和機(jī)電產(chǎn)品一體化。機(jī)電產(chǎn)品的機(jī)電一體化是機(jī)電一體化的核心,是生產(chǎn)過程機(jī)電一體化的物質(zhì)基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的產(chǎn)品加上微機(jī)控制即可轉(zhuǎn)變?yōu)樾乱淮漠a(chǎn)品,而新產(chǎn)品較之舊產(chǎn)品具有功能強(qiáng)、性能好、密度高、體積小、重量輕、更可靠、更方便、經(jīng)濟(jì)效益顯著等優(yōu)點(diǎn)。機(jī)電一體化產(chǎn)品小到兒童玩具、家用電器、辦公設(shè)備,大到數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、自動化生產(chǎn)線、航空航天器,因此,可以說機(jī)電一體化技術(shù)幾乎涉及到社會的各個方面。其中,生產(chǎn)過程的機(jī)電一體化包括產(chǎn)品設(shè)計、加工、裝配、檢測的自動化,生產(chǎn)過程自動化,經(jīng)營管理自動化等。當(dāng)傳統(tǒng)機(jī)電產(chǎn)品引入電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和自動控制技術(shù)時,就形成所謂的新一代機(jī)電一體化產(chǎn)品。典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品體現(xiàn)了機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)等的有機(jī)結(jié)合,幾種多種高新技術(shù),并把多種功能集成在一起,在市場上具有極強(qiáng)的競爭能力。機(jī)電一體化是機(jī)械、微電子、控制、計算機(jī)、信息處理等多學(xué)科的交叉融合,起發(fā)展和進(jìn)步有賴于相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展。其主要發(fā)展方向?yàn)閿?shù)字化、智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。機(jī)電產(chǎn)品高性能一般包含高速、高精度、高效率和高可靠性,人工智能在機(jī)電一體化技術(shù)中的研究日益得到重視,機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是機(jī)電一體化技術(shù)的重要應(yīng)用。1.2智能巡線機(jī)器人的概況智能巡線機(jī)器人的產(chǎn)生已有20多年的歷史,它被人們關(guān)注于機(jī)器人賽事?,F(xiàn)在各種機(jī)器人賽事,范圍普及世界。截止到2000年共有20余項公認(rèn)的機(jī)器人賽事,如機(jī)器人足球世界杯比賽、微機(jī)器人世界杯錦標(biāo)賽、日本相撲機(jī)器人大賽、機(jī)器鼠比賽等。這些機(jī)器人賽事有些就是巡線機(jī)器人。把比賽的尋線機(jī)器人和玩具機(jī)器人進(jìn)行一定的改進(jìn),使它具有一定的承載能力,能夠被運(yùn)用于工業(yè)的機(jī)器人。1.3 課題的主要內(nèi)容針對機(jī)器人的巡線特征,設(shè)計出能夠自動巡線的智能巡線機(jī)器人,內(nèi)容包括機(jī)器人機(jī)械外形的設(shè)計、傳感器設(shè)計、驅(qū)動電路設(shè)計、智能巡線的控制設(shè)計。具體工作是:1、 根據(jù)一定要求設(shè)計出機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)。該機(jī)器人可以用于不同場合的循跡,但是必須是引導(dǎo)線的顏色與地面的顏色成鮮明對比。由于考慮到傳感器的使用比較多,所以該次設(shè)計的機(jī)器人主要是用于10cm50cm寬的引導(dǎo)線循跡。2、選擇辨色傳感器,必須可靠地識別出淺色引導(dǎo)線和深色地板。傳感器是機(jī)器人的眼睛,需要選擇幾種效果很好的傳感器,通過比較,擇優(yōu)選擇當(dāng)前條件下最好的傳感器,才能給機(jī)器人一雙明亮的眼睛。辨色傳感器需要識別淺色引導(dǎo)線和深色地板,能夠很好將檢測到的高低電平傳送給控制系統(tǒng)。3、傳感器的布局策略制定。在布置傳感器的過程中,需要考慮到機(jī)器人底盤的外形和驅(qū)動方法,充分考慮到機(jī)器人在行進(jìn)時可能遇到的各種情況,在調(diào)整過程中是否可能會讓所有傳感器偏離出檢測物體,使得巡線失敗。要考慮機(jī)器人直走和轉(zhuǎn)彎等狀態(tài)可能產(chǎn)生的各種情況。4、選擇合適的電機(jī)。由于是載重機(jī)器人,電機(jī)不僅要有足夠大的力矩驅(qū)動機(jī)器人動作,速度也要快。5、選擇驅(qū)動芯片。芯片要求能夠同時驅(qū)動兩臺電機(jī),且能夠?qū)崿F(xiàn)速度控制。6、選擇適合本次設(shè)計的單片機(jī)型號,設(shè)計制作性能良好的主控制板。選型是根據(jù)單片機(jī)輸入量的個數(shù)和輸出量的個數(shù),還要合理留出備用端口方便擴(kuò)展使用。輸入量除了用于巡線的光電傳感器信號以外,還包括用超聲波傳感器檢測有無障礙物和是否到達(dá)目的地;輸出量主要是所有電機(jī)需要提供的控制信號的個數(shù)。除了端口選擇的要求外,還應(yīng)該滿足單片機(jī)的運(yùn)行速度較高,處理信息及時穩(wěn)定,友好的開發(fā)環(huán)境,易于在市場上購得等條件。采用主-從式控制或是單-單片機(jī)控制都需要在試驗(yàn)中驗(yàn)證可靠性和簡易性。7、設(shè)計穩(wěn)定準(zhǔn)確快速的巡線方法。這是本設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)問題,在傳感器檢測機(jī)器人所在位置的基礎(chǔ)上,制定穩(wěn)定、快速的行進(jìn)方法。第2章 智能巡線機(jī)器人總體方案設(shè)計完整的機(jī)器人系統(tǒng)就是一個移動的測控系統(tǒng),包括檢測部分、控制部分以及相應(yīng)的驅(qū)動部分。這幾個部分是彼此相互關(guān)聯(lián)的,檢測部分根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)選擇合理的檢測手段,驅(qū)動部分根據(jù)任務(wù)要求和機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計相應(yīng)的驅(qū)動電路,控制部分則需從機(jī)械結(jié)構(gòu)、檢測手段、驅(qū)動方法綜合考慮。21 機(jī)器人要素分析智能巡線機(jī)器人裝備包含以下幾個要素:機(jī)械機(jī)構(gòu)、動力與驅(qū)動單元、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感測試單元以及信息處理與控制單元五個部分。這五個基本組成要素可以與人體的五大要素進(jìn)行對比,如圖2-1所示。圖2-1 機(jī)器人設(shè)備與人體五大要素比較圖機(jī)械機(jī)構(gòu)的作用類似于人體的骨骼。包括工作模塊以及裝備所有功能元素的機(jī)械支持結(jié)構(gòu)以及機(jī)身、框架、連接等。機(jī)械機(jī)構(gòu)要在結(jié)構(gòu)、材料、加工工藝性以及幾何尺寸等方面可靠、小型、輕量、美觀等要求。傳感與測試單元的作用相當(dāng)于人體的五官,對裝備本身和外界環(huán)境的各種參數(shù)及狀態(tài)進(jìn)行檢測,并將其變換成可識別信號,傳輸?shù)叫畔⑻幚韱卧K筛鞣N類型的傳感器和信號處理電路或測試儀表構(gòu)成。傳感器與測試單元的主要問題在于提高可靠性、靈敏度和精密度。而提高可靠性的關(guān)鍵在于提高抗干擾能力。傳感器包括光電傳感器(巡線和計數(shù))、超聲波傳感器(檢測是否到達(dá)目標(biāo)和有無障礙物)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)相當(dāng)于人體的手和足。它根據(jù)控制單元的指令,快速高精度地完成要求的動作。目前常用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是電磁式、液壓式和氣動式機(jī)構(gòu)。此外,還有一些新型的執(zhí)行機(jī)構(gòu)如超聲波驅(qū)動器、形狀記憶合金驅(qū)動器等。執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要根據(jù)機(jī)器人裝備的匹配性要求,考慮改善性能,如何提高精度和快速性,減輕重量,實(shí)現(xiàn)組件化、標(biāo)準(zhǔn)化和系列化,提高系統(tǒng)整體的可靠性。動力和驅(qū)動單元相當(dāng)于人體的內(nèi)臟或肌肉。它在控制單元作用下,提供動力驅(qū)動和各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成要求的動作和功能。機(jī)器人裝備一方面要求驅(qū)動的高效率和快速反應(yīng)特性,同時要求對水、油、溫度、塵埃等外部環(huán)境的適應(yīng)性和可靠性。智能巡線機(jī)器人的動力單元包括步進(jìn)和直流電機(jī)。信息處理與控制單元相當(dāng)于人體中的頭腦。將來自傳感器與測試單元的檢測信息和外部輸入命令進(jìn)行集中、存貯、分析、加工,根據(jù)信息處理結(jié)果和預(yù)設(shè)的控制算法,發(fā)出相應(yīng)的指令控制整個系統(tǒng)有目的地運(yùn)行。一般由計算機(jī)、可編程控制器(PLC)和計算機(jī)外部設(shè)備等組成。機(jī)器人系統(tǒng)對控制和信息處理單元的基本要求是:提高信息處理速度,提高可靠性,增強(qiáng)抗干擾能力以及完善系統(tǒng)自我診斷功能,實(shí)現(xiàn)信息處理智能化和小型、輕量、標(biāo)準(zhǔn)化等。22 機(jī)器人總體分析221 場地分析智能巡線機(jī)器人是在針對特定的場地,找到適合自身機(jī)械特點(diǎn)的定位方法,通過不斷調(diào)整到達(dá)目標(biāo),最終完成設(shè)定的任務(wù)。如何采用簡潔、快速、穩(wěn)定的控制方法和檢測設(shè)備是機(jī)器人的關(guān)鍵。它是在深色地板上放置白色引導(dǎo)線,特點(diǎn)是地面必須與引導(dǎo)線呈鮮明對比。機(jī)器人通過傳感器循跡,實(shí)時反映巡線信息直到CPU發(fā)出中斷請求停止循跡。一般的工廠不可能絕對無障礙物,為了避免機(jī)器人碰撞損傷,機(jī)器人需具有蔽障能力和終點(diǎn)停止的功能。222 機(jī)械結(jié)構(gòu)分析智能巡線機(jī)器人是用于運(yùn)送貨物,它的承載能力為150kg。將機(jī)器人設(shè)計為小車形式,這樣運(yùn)送貨物就更加的方便。為滿足運(yùn)動的準(zhǔn)確性,避免在轉(zhuǎn)彎的時候因慣性而偏出路線導(dǎo)致巡線失敗,所以機(jī)器人的自身重量 F2 時,驅(qū)動輪才不至于打滑或空轉(zhuǎn)。初定驅(qū)動機(jī)構(gòu)雙輪承受重力的60%,兩個萬向輪承受其余的40%,取驅(qū)動輪輪胎與地面間的摩擦系數(shù)=0.02,驅(qū)動輪直徑=15cm,支撐輪直徑D2=4cm.單個驅(qū)動輪承受的正壓力: (5.4)單個支撐輪承受的正壓力: (5.5)單個驅(qū)動輪克服的摩擦力: (5.6)單個支撐輪承受的摩擦力: (5.7)在一定的轉(zhuǎn)矩作用下驅(qū)動輪克服摩擦力,則轉(zhuǎn)向輪處于從動狀態(tài)。而在轉(zhuǎn)彎的狀態(tài)下,一個驅(qū)動輪將推動兩個萬向輪運(yùn)動,從而在這種要考慮兩個驅(qū)動輪的摩擦阻力。機(jī)器人在運(yùn)動時承受的最大阻力: (5.8)機(jī)器人驅(qū)動所需的電機(jī)的功率: (5.9)PnomP,故所選電機(jī)滿足要求。52 直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向控制驅(qū)動系統(tǒng)是機(jī)器人的手和腳,即運(yùn)動機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的基本組成部分,它的任務(wù)不僅是向機(jī)器人傳遞動力,而且要提供準(zhǔn)確的運(yùn)動定位和靈活的操作。通常機(jī)器人驅(qū)動有電氣、液壓、氣壓三種方式。本設(shè)計采用電氣驅(qū)動直流電機(jī)。將直流電機(jī)與直流電源或電池連接就可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動。不過作為機(jī)器人的動力使用時,必須對電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)動的開關(guān)(ON/OFF)和轉(zhuǎn)動方向等控制。使直流電機(jī)轉(zhuǎn)動,必須將它與電池等直流電源連接,如圖5-3所示。圖5-3直流電機(jī)與電源的連接以恒定的速度轉(zhuǎn)動時DC電機(jī)的等效電路如圖5-4。這里,R0是轉(zhuǎn)子線圈的電阻,E0表示轉(zhuǎn)子線圈在定子磁場中轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的反電動勢。圖5-4 DC電機(jī)的等效電路 若用公式表示,則有V=RaIa+Ec(V)。這里忽略了電刷與整流子之間的接觸電壓。 通常采用半導(dǎo)體或繼電器來驅(qū)動直流電機(jī)。繼電器電路比較簡單,缺點(diǎn)是由于利用機(jī)械觸點(diǎn),所以易產(chǎn)生噪聲,反應(yīng)速度也比較慢。半導(dǎo)體主要是受溫度變化影響很大,不易控制輸出電壓值。常用的晶體管一般都是大功率型的,分為以下幾種方式:(a)集電極驅(qū)動 (b)發(fā)射極驅(qū)動 (c)大功率MOSFET圖5-5直流電機(jī)驅(qū)動電路圖5-5(a)是常用的電路,三極管的集電極與直流電機(jī)連接,改變基極的電壓可以控制與集電極的電機(jī)的電流。由于驅(qū)動力大,所以這種方式可用于電機(jī)的開關(guān)(ON/OFF)控制。圖5-5(b)把三極管的發(fā)射極與直流電機(jī)連接,改變
收藏
編號:1112821
類型:共享資源
大?。?span id="kcy5a3x" class="font-tahoma">1.59MB
格式:RAR
上傳時間:2019-10-07
25
積分
- 關(guān) 鍵 詞:
-
智能
機(jī)器人
設(shè)計
- 資源描述:
-
0093-智能巡線機(jī)器人設(shè)計,智能,機(jī)器人,設(shè)計
展開閱讀全文
- 溫馨提示:
1: 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
2: 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
3.本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
5. 裝配圖網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
裝配圖網(wǎng)所有資源均是用戶自行上傳分享,僅供網(wǎng)友學(xué)習(xí)交流,未經(jīng)上傳用戶書面授權(quán),請勿作他用。