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控制机器人行走设计说明书[带图纸].doc

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控制机器人行走设计说明书[带图纸].doc

1控制机器人行走设计摘要本课题选用轮式作为机器人平台设计研究,通过特殊的运动机构设计,仅通过两个电机的控制即可实现机器人的全方位运动,且结构简单,拆装方便,易于实现轻型化。其结构用空心管将两轮联接成“工”字形状,两轮轴心处各有一内置步进电机,控制车轮的正反转,实现机器人全方位的行走。在两轮的内侧各有一个挂篮与空心管固定为一体,挂篮内装有蓄电池块,既可作为动力源,还可以当作配重块。挂篮与空心管通过螺丝联接成一体,方便拆卸。在空心管的中端有一摄像头,用于观察反馈现场情况。通过遥控控制电机的转向,可轻松实现机器人的前进,后退,及原地转向。挂篮底部装有蓄电池块,能够起到偏重块作用,保证了轮式机器人的在平路或斜坡上都能够保持静止状态。该机构采用了一种全新、高效的内驱动方式,通过遥控电机的转向,双轮机器人能自如地完成直线、圆弧运动,最高运动速度达到了5M/S,能够爬上30度的斜坡,并且能够实现原地自转。在静止状态下轮式机器人能够沿任意方向启动运动。设计时特意采用弧形空心管,大大提高了机器人的底盘,使得该机器人行走可以直接通过障碍物,具有良好的过障碍能力,这在条件恶劣的道路上行走尤其重要。该轮式机器人在国内外还处于刚刚起步阶段,其前景广阔,适用性较广,在教学、科研、野外作业、民用运输方面有着广泛的应用前景,在反恐及其它尖端领域具有重大的应用价值。关键词超轻型机器人轮式平台设计步进电机2THETYPEPLATFORMOFLIGHTROBOTTHISLESSONALLDIRECTIONSSPORTFORCONTROLFORCHOOSINGUSINGATYPEBEUSEDASTHEROBOTPLATFORMTHEDESIGNTHERESEARCH,PASSINGTHEDESIGNOFSPECIALSPORTORGANIZATION,ONLYPASSINGTWOELECTRICALENGINEERINGSCANIMMEDIATELYREALIZINGROBOT,ANDTHECONSTRUCTIONISSIMPLE,ANDTHEPACKCONVENIENT,APTTOREALIZETHELIGHTITSCONSTRUCTIONTAKECAREOFTOCONNECTTWOSWITHHOLLOWARCSHAPED“WORKWORDSHAPE,TWOAXLEHEARTSAREEACHTOHAVEATHEINSIDEPLACEANINTOTHEELECTRICALENGINEERING,CONTROLFELLOEPOSITIVEANDNEGATIVETURN,REALIZETHEROBOTTHEALLDIRECTIONSTORUNABOUTINTWOROUNDSOFSEAMYSIDESEACHREACHAHANGTHEBASKETTOFIXTOINTEGRALWHOLEWITHHOLLOWTUBE,ANDHANGANINSIDETOPACKTOHAVETHESTORAGEBATTERYPIECE,SINCECANBEUSEDASTHEMOTIVE,ANDCANSTILLREGARDASTHEHEAVYPIECEOFHANGTHEBASKETTOPASSTHESCREWWITHHOLLOWTUBETOCONNECTTHEINTEGRALWHOLE,CONVENIENTUNLOADINTHEHOLLOWTUBEOFINSIDECARRYTOHAVEATHERESEMBLETHEHEAD,ANDUSEDFORTOOBSERVETHECIRCUMSTANCEOFVERATHESPOTPASSTOCONTROLFROMADISTANCETOCONTROLTHETURNINGOFELECTRICALENGINEERINGTHEDIRECTION,RELAXEDREALIZETHEROBOTSHEADWAY,RETREAT,ANDORIGINALLYTURNDIRECTIONHANGABOTTOMTOPACKTOHAVETHESTORAGEBATTERYPIECE,ANDCANRISETOOVEREMPHASIZEAFUNCTION,ANDGUARANTEETHEROUNDTHETYPEROBOTONTHEEVENROADORSLOPETOCANKEEPTHESTATICAPPEARANCETHEINSIDETHATTHATORGANIZATIONADOPTEDISANALLNEW,EFFICIENTLYMOVETHEWAY,ANDPASSTHETURNINGOFREMOTECONTROLELECTRICALENGINEERINGTHEDIRECTION,DOUBLETHESLOPEFORROUNDROBOTCANFROMIFGROUNDCOMPLETINGTHESTRAIGHTLINE,ARCTHESPORT,TALLESTSPORTTHESPEEDCOMETO5M/S,CANCLIMBINGASCENDING30DEGREES,ANDCANREALIZETOORIGINALLYROTATEUNDERTHEQUIETAPPEARANCEROUNDTYPEROBOTCANALONGARBITRARILYTHEDIRECTIONSTARTTHESPORT|DESIGNHOURTHEADOPTTHEHOLLOWTUBEOFARCSHAPED,ANDCONSUMEDLYINCREASEDTHEROBOTSBEDROCKED,ANDTHEMAKINGTHATROBOTTORUNABOUTCANDIRECTLYPASSTHESTUMBLINGBLOCK,ANDHAVETHEGOODTHEOBSTACLEABILITY,ANDTHISISTHEBADROADINTHETERMTOUPNORTHROUTETOWALKPARTICULARLYIMPORTANTTHISTYPEROBOTATDOMESTICANDINTERNATIONALSTILLBEPLACEDINJUSTTHESTARTSTAGE,ITSFOREGROUNDISVAST,APPLICABILITYTHANWIDE,INTHETEACHING,SECTION,OPENCOUNTRYTHEHOMEWORK,PUBLICCONVEYANCEASPECTHAVEGOTTHEEXTENSIVEANDAPPLIEDFOREGROUND,ANDFEARINTHEANTIAND3THEOTHERANDSOPHISTICATEDREALMHAVEIMPORTANTOFTHEAPPLICATIONISWORTHAKEYWORDTHETYPEPLATFORMOFLIGHTROBOTROUNDDESIGNTHEAPPLICATIONSTEPPERMOTOR4目录摘要11绪论111课题研究目的112课题研究意义213国内外发展现状2131.国内轻型机器人研究现状2132.国外轻型机器人研究成果52课题方案设计102.1步进电机的特点112.1.1步进电机具有如下特点112.1.2步进电机主要参数及性能指标122.2设计方案122.3受力分析132.4设计校核153功能实现1831机器人的各项参数1832机器人的功能1933遥控控制功能的实现213.3.1控制器单元的选型223.3.2单片机的确定233.3.3单片机的最小系统电路273.3.4两个步进电机控制电路283.3.4主控制电路图294结论30中国地质大学长城学院2012届毕业设计11绪论11课题研究目的在当今世界机器人已经越来越广泛的进入人类的生活,在各个领域内都有着机器人的利用,如机械制造,车辆运用,冶金,医疗等等行业。在军事上,随着机器人的广泛应用,世界各军事大国也在加紧对军用机器人的开发,应用。其主要的发展方向就是远程遥控机器人的研制和应用。遥控车辆是军用地面无人车辆的起始发展阶段,其研制时间长,技术较为成熟,目前许多国家的部队中都装备有各种不同的遥控车辆。遥控车辆是初级的不具备智能的无人车辆,它由远程受控车辆以下简称远程车辆和控制台单元组成。操纵者操纵控制台单元发出各种指令,经通信连接传送至远程车辆,由远程车辆上的各种执行机构执行各种指令,实现操纵者的控制要求。采用遥控形式的地面车辆机器人诞生于二战时期。由于能承担排除地雷和爆炸物、清障、三防侦察以及开辟通道等各种高危工作,世界各国从上世纪70年代末纷纷开始了遥控车辆的研制工作。遥控车辆的操作员一般通过无线电向车辆及其任务系统发出大部分指令和派遣任务。对于车辆所处的环境、活动状态等信息,则主要靠各种传感器来获得。远程车辆没有地形分析能力,也不能进行军事机动,更不能接收其它来源的信息,其所有认知过程都由操作员负责。远程车辆可完成探雷、排雷、爆破、爆炸物处理、未爆物排除、物资处理及单兵侦察与监视等任务。经过初期的可行性研究,遥控车辆的研究集中于标准遥控系统的建立。标准遥控系统包括体系结构的定义及各功能模块的研制,目标是不依赖于具体的车辆平台、任务以及执行硬件,而能够根据需要快速实现车辆的遥控化。美国在波黑战争中就利用标准遥控系统快速地研制了PANTHER遥控扫雷车在M60坦克底盘的基础上以及MINIFLAIL小型扫雷车。遥控机器人车辆是较低级的机器人系统,必须由操作者进行远距离控制,在目前的技术水平条件下,这种车辆的研制易获成功,周期短,费用低。我所进行的设计就是设计出一双轮式的远程控制机器人,以实现在远程的无人侦查任务,减少人员,经济的损失。并通过这次设计检验自己在机械设计这一专业类所学知识的掌握情况,并进一步的查漏补缺,完算自己的知识体系,为以后的工作生活打下坚实的基

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