除冰机器人PPT答辩稿

除冰机器人,机器人控制系统分类 程序控制系统：给每个自由度施加一定规律的控制作用，机器人就可实现要求的空间轨迹。 自动适应控制系统：当外界条件变化时，为保证所要求的品质或为了随着经验的积累而自行改善控制品质，其过程是基于操作机的状态和伺服误差的观察，再调整非线性模型的参数，一直到误差消失为止。这种系统的结构和参数能随时间和条件自动改变。 人工智能系统：事先无法编制运动程序，而是要求在运动过程中根据所获得的周围状态信息，实时确定控制作用。当外界条件变化时，为保证所要求的品质或为了随着经验的积累而自行改善控制品质，其过程是基于操作机的状态和伺服误差的观察，再调整非线性模型的参数，一直到误差消失为止。这种系统的结构和参数能随时间和条件自动改变。因而本系统是一种自动适应控制系统。,除冰机器人,控制系统图,除冰机器人,温度传感器 系统选用温湿度一体数字式传感器SHT11，该传感器将温湿度敏感元件、信号放大器、A/D转换器、标准数据存储器、I2C总线等外围电路集成在了一个芯片上，不需外围电路，直接输出经过标定了的相对湿度和温度的数字信号。信号强度增加，抗干扰性增强，且长期稳定性也得到了保证，有效地解决了传统温、湿度传感器的不足。另外，还可以精确地测定露点，不会因为温湿度之间的温度差而引入误差。,除冰机器人,单片机的选用 硬件电路以AT89C51单片机为核心，计时采用AT89C51的计数器1作为定时时钟，人机对话接口主要由键盘显示打印电路、故障报警电路构成;处理转换(A/D)电路构成;输出控制由光隔、继电器、执行器件构成;系统可靠性采取软件数字滤波和硬狗MAX706等技术。人机对话功能主要通过4位LED显示、4位按键、蜂鸣器、打印机(通过并行口DB25与PC机通信打印)来实现。,除冰机器人,AT89C51单片机,除冰机器人,各引脚功能表,除冰机器人,8255A芯片 8255A的端口选择地址线AO和Al分别接AT89C51的P2.3、P2.2端，片选CS接P2.1端，复位引脚接AT89C51的RESET端，8255A的控制线RD和WR分别接AT89C51的RD和WR，数据线DOD7接PO.00.7端。8255A的工作方式这里选用方式O(基本输入输出方式)。在这种方式下，PA、PB、PC口均可设置为输入或输出，且不需任何选通信号。8255A是Intel公司与其微处理器配套的通用可编程并行I/O接口扩展芯片，可与AT89C51系统总线直接连接，其引脚采用40线双列直插式封装，具体配置如图3所示。各引脚功能分述如下: 数据总线(8条)DOD7为双向数据总线，用于传送CPU和8255A 间的数据、命令和状态字。控制总线(6条)RESET为复位线，高电平有效。CS为片选线，低电平有效。若为高电平，则8255A不被选中工作;RD为读命令线，WR为写命令线，均为低电平有效。RD为低电平WR为高电平则本片8255A处于读状态;为低电平(WR为高电平)，则所选8255A处于写状态。A0和Al为口地址选择线，用于选中PA口、PB口、PC口和控制寄存器中的哪一个工作。并行I/O口线(38位)PA口、PB口、PC口用于和外设通信。电源线(两条)VCC为+5V电源线，允许变化10%，GND为地线。,除冰机器人,8255A引脚配置,除冰机器人,时钟电路 AT89C51单片机内部有个振荡器，可以用作CPU的时钟源。这里系统时钟选用内部方式，因为这种方式结构紧凑、成本低廉、可靠性高。AT89C51内部含有一个高增益的反相放大器，通过XTALI(输入端)、XTAL2(输出端)外接作为反馈元件的片外石英晶体(或陶瓷谐振器)和电容C1、C2组成的并联谐振电路后便构成片内自激振荡器，从而利用部的振荡器产生时钟，其中晶体呈感性，其决定着振荡器的振荡频率;电容C1、C2对频率有微调作用。电路中反馈元件选用石英晶体，电容C1和C2均为30PF，电容的安装位置应尽量靠近单片机。,除冰机器人,ADC0809引脚配置及其接口电路设计 ADCO809芯片属ADC0808系列多通道8位CMOS模数转换器。其芯片内置有多路模拟开关以及通道地址译码和锁存电路，因此能够对多路模拟信号进行分时采集与转换。ADCO809是8位逐次比较式A/D转换芯片，28引脚，双列直插封装，具有地址锁存控制的8路模拟开关，应用单一+5V电源，其模拟输入电压范围为O+5V，对应的转换数字量为00HFFH，转换时间为1OOuS，无须调零或调整满量程。因此能够实现8路模拟信号的分时采集和转换(每个瞬间只能转换一路)，转换后的数据送入三态输出数据锁存器。 A/D转换原理及过程:ADC0809最多允许8路模拟量分时输入，共用一个A/D转换器进行转换，由A、B、C编码选择通道号通过最高位(DN-1)至最低位D0的逐次检测来逼近被转换的输入电压。,除冰机器人,A/D转换过程主要包括采样量化及编码。采样是使模拟信号在时间上离散化，量化及编码是把采样后的值按比例变换成相应的二进制数码。如8位A/D转换器所采集到的O5V电压转换成为OOHFFH相对应的数字量。通过数字量的运算比较的结果实现对模拟量的测量及控制。,除冰机器人,ADC08O9管脚配置,图2-6 ADC08O9管脚配置,除冰机器人,除冰机器人的位置运动 除冰机器人的运动即是除冰机器人的正逆运动。当已知所有的关节变量时，可用正运动学来确定机器人末端的位姿。如果要使机器人末端放在特定的点上并且具有特定的姿态，可用逆运动学来计算出每一关节变量的值。首先利用矩阵建立物体、位置、姿态以及运动的表示方法，然后研究直角坐标型、圆柱坐标型以及球坐标型等不同构型机器人的正逆运动学，最后利用Denavit-Hartenberg(D-H)表示法来推导机器人所有可能构型的正逆运动学方程。,除冰机器人,刚体的运动表示 一个物体在空间的表示可以这样实现：通过在它上面固连一个坐标系，再将该固连的坐标系在空间表示出来。由于这个坐标系一直固连在该物体上，所以该物体相对于坐标系的位姿是已知的。因此，只要这个坐标系可以在空间表示出来，那么这个物体相对于固定坐标系的位姿也就已知了。空间坐标系可以用矩阵表示，其中坐标原点以及相对于参考坐标系的表示该坐标系姿态的三个向量也可以由该矩阵表示出来。,除冰机器人,绕轴旋转表示 为简化绕轴旋转的推导，首先假设该坐标系位于参考坐标系的原点并且与之平行，之后将结果推广到其他的旋转以及旋转的组合。 假设系统坐标系位于参考坐标系的原点，系统坐标系绕参考坐标系的x轴旋转一个角度，再假设旋转坐标系上有一点P相对于参考坐标系的坐标为A，相对于运动坐标系的坐标为B。当坐标系绕x轴旋转时，坐标系上的点P也随坐标系一起旋转。在旋转之前，P点在两个坐标系中的坐标是相同的（这时两个坐标系位置相同，并且相互平行）。旋转后，该点坐标在旋转坐标系（x ,y ,z）中保持不变，但在参考坐标系中却改变了。现在要求找到运动坐标系旋转后P相对于固定参考坐标系的新坐标。即为运动坐标,除冰机器人,正逆运动方程 本次设计的机器人，即它的所有连杆长度和关节角度都是已知的，那么计算机器人夹点的位姿就称为正运动学分析。换言之，如果已知所有机器人关节变量，用正运动学方程就能计算任一瞬间机器人的位姿。然而，如果想要将机器人的夹点放在一个期望的位姿，就必须知道机器人的每一个连杆的长度和关节的角度，才能将夹点定位在所期望的位姿，这就叫做逆运动学分析，也就是说，这里不是把已知的机器人变量代入正向运动学方程中，而是要设法找到这些方程的逆，从而求得所需的关节变量，使机器人放置在期望的位姿。事实上，逆运动学方程更为重要，机器人的控制器将用这些方程来计算关节值，并以此来运行机器人到达期望的位姿。,致 谢,四年的本科学习生涯即将结束,在本人做毕业设计中，得到了我的指导老师杨义勇的悉心指导和无私帮助。他严谨的治