基于五自由度机械手的遥控智能车的设计【全套CAD图纸+答辩毕业论文】

科 毕 业 设 计 题目 ： 基于五自由度机械手的遥控智能车 学 院： 江西农业大学工学院 姓 名： 蔡晓亮 学 号： 20100964 专 业： 农业机械化及其自动化 年 级： 农机 1001 指导教师： 康丽春 职 称： 讲师 周华茂 职 称： 副教授 二 0 一 四 年 五 月 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 充值就可以下载原稿，疑问咨询 14951605 或 1304139763 摘要 本文对基于五自由度机械手的遥控智能车进行了总体设计 及 分析，包括整体结构设计、机械臂零件和小车底盘零件选用和分析、机械臂关节驱动舵机选用、小车减速箱和驱动电机选用、五自由度模拟机械臂的设计 、遥控端电路和接收端电路设计，遥控端和接收端程序设计等。 本设 计还做出了实物，能够实现无线灵活控制小车前进后退，左转右转；通过模拟机械臂无线同步控制车载五自由度机械手抓取物体和搬运物体；小车周围环境视频无线实时监控；遥控端一键切换摄像头；一键控制夜灯开闭；一键切换手动遥控小车和小车自主行驶。这个带有机械手的无线小车，可以用于需要远程移动巡逻的地方，也可用于化工厂等危险区域巡逻，搬运小型物体；另外综合了机械和电子多门课程多个重要知识点，并且很好的结合在一起，非常适用于课堂现场实物教学。 关键词 :机械手；无线；单片机；视频实时；智能车 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 充值就可以下载原稿，疑问咨询 14951605 或 1304139763 n on of of is to by of of a a a a be be in as of a of in 于五自由度机械手的遥控智能车 目录 摘要 . . 绪论 . 1 课题背景，国内外现状和意义 . 1 课题背景 . 1 国内外现状 . 1 设计意义 . 2 设计目标，总体设计和控制途径 . 3 设计目标 . 3 总体设计 . 3 控制途径 . 4 2 机械部分结构设计与零件选用 . 5 模拟机械臂 . 5 车载端五自由度机械臂 . 6 二自由度摄像头云台 . 9 小车底盘选择 . 9 减速齿轮箱 . 10 小车驱动电机 . 11 机械臂关节驱动 . 12 3 遥控端电路原理及设计 . 13 单片机的选择与分析 . 13 小车遥控电路设计 . 14 模拟机械臂电路设计 . 15 4 车载端电路原理及设计 . 16 小车接收电路设计 . 16 车载五自由度机械手电路设计 . 16 小车电机驱动电路 . 17 小车超声波避碍模块 . 18 5 无线视频实时传输 . 19 无线视频方案选择与分析 . 19 视频发送模块 . 19 视频接收模块 . 20 液晶显示 . 21 6 程序设计 . 22 遥控 小车程序 . 22 模拟机械臂程序 . 22 小车接收端程序 . 22 五自由度机械臂程序 . 22 7 结论与展望 . 24 论 . 24 望 . 24 参考文献 . 25 附录一 . 26 致谢 . 28 基于五自由度机械手的遥控智能车 基于五自由度机械手的遥控智能车 基于五自由度机械手的遥控智能车 1 1 绪论 课题 背景，国内外现状 和意义 课题背景 随着 时代和高新 技术的发展， 机器人 技术的应用领域不断扩大，工业机器人 、特种作业机器人、服务机器人、微小型机器人等已经在各个方面得到广泛的应用和发展。机器人技术是集机械、电子、控制和计算机技术的一项综合技术。从某些意义上来说，机器人的技术水平的高与低反映了这个国家的综合技术实力。 基于五自由度机械手的遥控智能车和排险排爆机器人类似。它 是针对公安、核工业、军事、化工等危险、恶劣 、有害环境下应用的特种作业机器人，它不受任何外界电磁干扰，可以代替人在危险、恶劣、有害环境中进行观察、检查、搬运、清理、操作及安放特殊装置 ， 代替现场安检人员实地勘察，实时传输现场图像；用以保证人员的安全、健康 ， 避免不必要的人员伤亡。 国内外现状 在 西方国家 中，恐怖活动始终是个令当局头疼的问题。英国由于民族矛盾，饱 受爆炸物的威胁，因而 英国 在 60 年代就研制成功排爆机器人。英国研制的履带式 “ 手推车 ” 及 “ 超级手推车 ” 排爆机器人 （如图 已向 50 多个国家的军警机构售出了800 台以上。美国 司的 列机器人受到各国军警部门的欢迎，白宫及国会大厦的警察局都购买了这种机器人 (如图 器人可用于小型随机爆炸物的处理，它是美国空军客机及客车上使用的唯一的机器人。 海湾战争 后，美国海军也曾用这种机器人在 沙特阿拉伯 和 科威特 的空军基地清理地雷及未爆炸的弹药。美国 空军还派出 5 台 器人前往 科索沃 ，用于爆炸物及子炮弹的清理。空军每个现役排爆小队及航空救援中心都装备有一台 I（引用自百度网页） 。 基于五自由度机械手的遥控智能车 2 a 英国 机器人 b 美国国机器人 图 美机器人 与国外相比，中国的排爆机器人起步较晚。但是随着这些年中国经济和科技的不断崛起和创新，我国也有了自己的排险排爆机器人。 器人是北京博创集团开发的一款中型特种排爆排险机器人，用于处置各种突发涉爆、涉险使用排爆机器人事件。代替以往人工排出可疑爆炸物及在危险品搬运过程中对操作者带来的危险 ，自百度网页）； “ 雪豹 10” 由中国 航天 科工集团公司自主研制，车体可进行前后摆臂，并根据地形，改变履带形状，从而完成不同地形的行走命令，如平地行走、跨越沟壑、上下楼梯等 ，如图 自百度网页） 。 C 北京博创 器人 d 中国 航天 科工 “ 雪豹 10” 图 中国机器人 设计意义 目前，排险排爆机器人价格昂贵， 一般机构或学校很少购买，学生难以接触到实际的排险排爆机器人，学习相关的机械电子知识。另外目前的排险排爆机器人 操作箱操作复杂，遥控机械手时不像真的开车那样灵活自如， 多采用按键式一个一个调节各个机械关节臂的角度，操作人员需要经过相关的操作培训后才能较好地控制机 械手抓取，搬运基于五自由度机械手的遥控智能车 3 物体 。本设计 基于五自由度机械手的遥控智能车将 重点突破这些弊端 ，以较低的设计成本投入以及切实可执行的设计，做出一辆带机械手的远程智能小车，用于需要远程移动巡逻的地方，也可用于化工厂等危险区域巡逻，搬运物体。将书本理论知识应用实际，综合机械和电子多门课程知识， 可直接作为高等创新教育的典范科技类作品，激发学生的创新思维和创新意识，加强学生的专业知识和技能教育，培养学生的创新能力 。 设计 目标 ，总体设计和控制途径 设计目标 （ 1） 无线灵活控制小车运动； （ 2） 机械手抓取物体和搬运物体； （ 3） 视 频无线实时传输监控； （ 4） 小车自主避障。 总体设计 基于五自由度机械手遥控智能车分为遥控部分和小车及机械手部分。 遥控部分：以 片机为主芯片，加 线芯片；实现无线控制小车前进，后退，左转，右转运动； 7 寸液晶无线实时显示小车终端图像；加上五自由度模拟机械臂，直接控制小车端五自由度机械手抓取，搬运物体；操作人员根据液晶图像，操作模拟机械臂和按键，即可无线控制远距离小车及小车端五自由度机械臂。 小车及机械手部分：以 片机为主芯片，加 线芯片，接收处理遥控端发来的命令。小车端带有减速齿轮履带式底盘，动力强劲，运动平稳；车上装有五自由度机械手，接收遥控端发送的指令，实现空间任意角度抓取物体；机械手上和小车二自由度云台配有摄像头，把小车周围的图像无线发回遥控端液晶显示 (小车总体完成效果图如 基于五自由度机械手的遥控智能车 4 图 车总体效果图 控制途径 利用 片机和 线芯片 ,按键，数码管，和其他外围电路设计成电路控制板；按键控制小车加减档和前进，后退，左转，右转， 停止，摄像头切换，开关夜灯，手动控制和超声波自动驾驶切换；数码管显示当前档位。 遥控端用铝合金和电位器做成一个小型模拟五自由度机械臂，加上 线芯片，把模拟机械臂的模拟信号转换成数字信号，无线发送给小车端，实现小车端机械臂做和模拟机械臂相同的动作。 3视频无线实时传输 采用 线视频传输模块，发射模块 集模拟摄像头的信号，加载高频，调制后通过天线发送出去；接收模块 收到无线视频信号，进行解调；视 频信号进入液晶驱动板，液晶驱动板通过解码把视频信号传给 7 寸液晶屏，实现图像显示。 4小车自主避障 采用 声波模块，当小车遥控端通过按键切换为超声波自动驾驶后，小车接收端单片机启动自动行驶模式，控制超声波模块发送超声波，根据小车周围的障碍物回应回来的超声波信号，进行调速，前进，转弯等功能；实现小车自动避障行驶。 基于五自由度机械手的遥控智能车 5 2 机械部分结构设计与零件选用 模拟机械臂 采用旋钮电位器，铝合金机械臂支架，螺母，摩擦片等做成。采用简单的 L 支架，一字支架，一字薄木板，带手指孔的长铝片做成五自由度机 械臂，支架连接处采用旋钮电位器转轴连接，连接轴中间加上摩擦片，是为了使模拟机械臂在操作后能自锁在原来的位置；实物图如图 示 ,运动示意图如 图 拟机械臂实物图 基于五自由度机械手的遥控智能车 6 模拟机械臂主要零件尺寸 ,见下图：图 L 支架； 图 字支架；械手指。 b 长 L 支架 c 一字支架 d 机械手指架 e 运动示意图 图 拟机械臂零件图 基于五自由度机械手的遥控智能车 7 车载端五自由度机械臂 采用制作机器人的支架， 996 舵机，加上小型轴承，螺母，螺栓连接，做成一个五自由度的机械臂，包括 U 梁，长 U 支架， L 支架，多功能支架，机械爪，示，运动示意图如 图 载五自由度机械臂 基于五自由度机械手的遥控智能车 8 车载机械臂主要支架及相关零件图，见下图：图 功能支架； 图 L 支架。 b 多功能支架 c 长 U 型支架 d 短 L 支架 e 运动示意图 图 车载机械臂主要零件图 基于五自由度机械手的遥控智能车 9 二自由度摄像头云台 为了实时监控小车周围的环境，五自由度机械手抓取物体看清物体，采用了两个摄像头。第一个摄像头直接安装在机械爪后端，第二个摄像头装在车载二自由度云台上，通过遥控端的摄像头切换按键，在液晶显示终端实时观看两个摄像头的图像；二自由度云台采用两个舵机，两个多功能支架，一个长 U 支架构成等组成，能够实现空间 360 度的摄像。三维图如图 示。 图 二自由度摄像头云台 小车底盘选择 方案一：轮式小车底盘 优点：速度快、效率高、运动噪声低。 缺点：越障能力、地形适应能力差、转弯效率低，或转外半径大。 适合：野外、城市环境都可以，但是地形不能太复杂，如碎石地难以灵活控制。 方案二：履带式小车底盘 优点：地形适应能力强，可原地转弯，运动时车体减震，有负载轮可载重物。 缺点：速度相对较低、效率低、运动噪声较大。 适合：野外、城市环境都可以，在平稳、越障，负载重量等方面优于轮式。 为实现小车平稳运动，使搭载在小车上的摄像头，在小车运动过程中不抖动，保证图像传输清晰；小车加载机械手、电路板，电池后重量达到两公 斤，负载较重；另外适应一定的复杂环境，使小车具有一定的越障功能，比较之下选择坦克式小车平台： 坦克基于五自由度机械手的遥控智能车 10 1： 16 虎式 3818盘 ， 底盘尺寸： 38*22*10（长宽高） ， 塑料履带 2 条、金属驱动轮2 个、塑料诱导轮 2 个，负重轮 16 个， 加宽覆带与地面的接触面积更大 ， 行走起来更稳！每一个轮子都有独立的减震弹簧 。前进、后退、左转、右转操作灵活自如。实物图如图 示。 图 履带式小车底盘 减速齿轮箱 方案 1：塑料齿减速齿轮箱 优点：重量轻、运动噪声低。 缺点：加载较重物体时，塑料齿轮刚度强度不够， 容易发生齿轮变形，磨损。 适合：小型轻载小车。 方案 2：金属齿减速齿轮箱 优点：刚度和强度好，耐磨，传动比精确，扭力更大。 缺点：运动噪声稍高。 适合：大部分小车都可以，特别适合于重载小车。 小车加载机械手、电路板和电池等后重量达到两公斤，负载较重，需要能输出大扭矩的减速齿轮箱，来保证小车在较复杂的环境中也能运动自如；所以采用金属三级减速齿轮箱，金属齿轮为 数的锌合金双联齿轮和 的直齿齿轮，双联齿轮 1:小齿齿轮： 14 齿， 齿厚 5大齿齿轮： 46 齿， 齿厚 5孔： 3 双联齿轮 2:小齿 齿轮： 14 齿， 齿厚 6大齿齿轮： 53 齿， 齿厚 5孔： 3 双联齿轮 3:小齿齿基于五自由度机械手的遥控智能车 11 轮： 40 齿， 齿厚 5大齿齿轮： 53 齿， 齿厚 5孔： 3直齿输出轮： :齿轮：28 齿， 齿厚 5内孔： 6轮啮合图如图 图 减速箱齿轮啮合图 小车驱动电机 基于五自由度机械手的遥控智能车为适应小车的灵活运动和精确控制机械手抓取物体，速度分为 3 档，用于不同环境不同速度的需要。 直流电机的控制方法比较简单，只需给电机的两根控制线加上适当的电压即可使电机转动起来，电压越高则电机转速越高。而且改变正负极可方便的改变电机转动的方向，方便改变小车的行进状态。对于直流电机的速度调高，可以采用改变电压的方法，也可采用 速方法。 速就是使加在直流电机两端的电压为方波形式，通过改变方波的占空比实现对电机转速的调节。 综上所述采用小型 380 直流电机 ，电机输出轴连接模数为 数为 10 的齿轮与减速箱一级双联齿轮相连，实现小车驱动轮的大扭力输出。 380 直流电机参数如下：使用电压范围 额定电压值 9V， 无负荷转速 20160， 无负载电流： 680大电流 额定功率 20W， 尺寸约 :直径 38径 重量： 75 克 。 基于五自由度机械手的遥控智能车 12 机械臂关节驱动 机械臂采用机械式驱动，需要对关节的驱动电机进行选择。一种好的电机不仅 会给机械臂的动作特性带来提高，而且在运动精度上也会有很大改善，同时安装，及控制方式也会带来很大便利。目前，市面上的各种机械臂的驱动电机有：步进电机，伺服电机，舵机。下面表 几种电机的特点进行比较： 表 机的比较 项目 是否反馈 控制精度 低频特性 过载能力 速度相应 成本 步进电机 否 较高 不好 较差 较好 普通 伺服电机 是 高 好 较好 好 高 舵机 是 较高 较好 差 较好 低 由上表可以看出，步进电机和舵机成本较低，伺服电机从哪个方面都是较优的。 其中步进电机和伺 服电机一般是面向较为大型的工业机器人的关节驱动，而舵机则常 常应用在小型的特殊机械臂上面，同时舵机小巧，安装方便。本设计主要是面向小型 作业的机械臂，对于驱动力没有太大要求，同时出于成本考虑，最终选择舵机来驱动 关节。 选用的舵机参数如下：产品名称： 辉盛 ) 最新大扭力舵机级产品 )6v/11厂家编号： 净重 :55g ； 产 品 尺寸 :产品拉力 :11kg/V) ；反应速度 : 0 ( /60（ 6v)；工作电压 : 作温度 : 0 齿轮形式 :金属齿轮；工作死区 : 5秒 )。实物图如图 示。 图 机 基于五自由度机械手的遥控智能车 13 3 遥控端电路原理及设计 单片机的选择与分析 基于五自由度机械手的遥控智能车，采用五自由度机械手五轴联动控制，打破传统的一个个按键微调的控制方式，实现空间抓取物体一步到位。控制流程为：五自由度模拟机械臂采集 据，处理好 据，无线发送给车载端，车载端接收数据后快速响应，车载五自 由度机械手各个关节舵机响应，转动相应角度，带动车载机械臂，做和模拟机械臂相同的动作。 用单片机控制则简要的流程为：遥控端单片机发出指令然后读取 ，接着处理，加载打包数据，发送给无线模块，无线模块发送数据；接收端单片机不断发出指令，读取无线接收模块收到的数据，然后处理分析，生成不同宽度的 宽信号，给机械臂各个关节的 996R 舵机，车载机械臂响应完成相应角度转动。单片机处理 据 ,无线发送数据 ,无线接收数据，产生 5 路 号，需要花费大量的时间，如果采用普通的 51 单片机，数据处理较慢，难以满足 车载机械臂和模拟机械臂同步运动的要求，需要采用更高处理速度的单片机。 经过查阅资料得知 片机是宏晶科技生产的单时钟 /机器周期 (1T)的单片机，是高速 /低功耗 /超强抗干扰的新一代 8051 单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快 8。内部集成 用复位电路 ,2 路 路高速 10 位 A/D 转换 (250K/S),针对电机控制，强干扰场合。能够很好的满足处理速度快，带 换的功能。 片机特性参数如下： 051 1T，单时钟 /机器周期，指令代码完全兼容传统 8051; 列工作电压： V 单片机 ); 0 - 35当于普通 8051 的 0 4200K 字节 ; 280 字节 (36/40/44 个 )，复位后为：准双向口 /弱上拉 (普通 8051 传统 I/O 口 )，可设置成四种模式：准双向口 /弱上拉，推挽 /强上拉，仅为输入 /高阻，开漏，每个 I/0基于五自由度机械手的遥控智能车 14 7. 系统可编程 )/应用可编程 )，无需专用编程器，无需专用仿真器 可通过串口 (接下载用户程序，数秒即可完成一片 ; 个 16 位定时器 两个与传统 8051 兼容的定时器 /计数器 ,16 位定时器 有定时器 2，但有独立波特率发生器 做串行通讯的波特率发生器 再加上 2 路 块可再实现 2 个 16 位定时器 ; 转换 , 10 位精度 8 路，转换速度可达 250K/S(每秒钟 25 万次 )由于 列是高速的 8051，可再用定时器或 件实现多串口 ; 小车遥控电路设计 采用 主控芯片， 线模块实现指令发送，按键响应相应的小车运动指令，切换摄像头，开关小车端的 灯，手动控制和超声波自动行驶切 换，数码管显示当前速度档位。具体电路原理图如图 示。 图 小车遥控电路 基于五自由度机械手的遥控智能车 15 模拟机械臂电路设计 模拟机械臂采用电位器和铝合金机械支架做成；操作人员通过操作模拟机械臂，得到五路模拟电压，进入 控芯片，进行 换，转换成数字量，通过线模块发送信号。具体电路原理图如图 示。 图 拟机械臂发射模块电路图 基于五自由度机械手的遥控智能车 16 4 车载端电路原理及设计 小车接收电路设计 采用 主控芯片， 线模块实现指令接收，数码管显示当前速度档位。采用专用芯片 为电机驱动芯片，一片 别控制两个直流电机；单片机 接 声波模块，具体电路原理图如图 示。 图 小车接收电路 车载五自由度机械手电路设计 采用 主控芯片， 线模块实现指令发接收，单片机控制而输出信号给机械臂的 996 舵机，舵机转动相应角度带动机械臂转动，实现与模拟机械臂同样的动作。具体电路原理图如图 示。 基于五自由度机械手的遥控智能车 17 图 五自由度机械臂控制 小车电机驱动 电路 小车采用双电机驱动，电机驱动采用 用电机驱动芯片做成电机驱动板。 司生产的一种高电压，大电流电机驱动芯片。该芯片的主要特点是工作电压高，最高工作电压可达 46V；输出电流大，瞬间峰值电流可达 3A,持续工 作电流为 2A;内含两个 H 桥的高电压大电流全桥式驱动器，可以用来驱动直流电动机和步进电机，继电器，线圈等感性负载；采用标准 辑电平信号控制；具有两个使能控制端，在不受输入信号影响的情况下允许或禁止器件工作；有一个逻辑电源输入端，使内部逻辑电路部分在低电压下工作。小车档位转速采用 速方法。 速就是使加在直流电机两端的电压为方波形式，通过改变方波的占空比实现对电机转速的调节。示。 图 电机驱动电路 基于五自由度机械手的遥控智能车 18 小车超声波避碍模块 小车在远程行驶或作业时，操作人员通过 液晶显示终端看到的视频是摄像头看到的小车周围的局部图像，如果小车进入狭长曲折的道路时，人为操控小车因为一时不能够完全看清小车的周围情况，虽然可以通过遥控端控制车载二自由度云台来看清周围的环境，但是这个过程比较费时；加载了 声波模块则可以在这个时候一键切换为小车自主驾驶模式，使小车快速自主驶出狭长曲折的空间；另外在进入危险区域作业时，启动超声波自主避障，能够很好的避开危险物体，防止小车在人为操作下误撞危险物体。超声波模块如图 示。 图 超声波模块 基于五自由度机械手的遥控智能车 19 5 无线视 频实时传输 无线视频方案选择与分析 无线视频传输就是指不用布线（线缆）利用无线电波作为 传输介质 ，在空中搭建传输链路来传输视频、声音、数据等信号的监控系统。在 无线监控系统 中，无线监控中心实时得到被监控点的视频信息，并且该视频信息是连续 、清晰的。在 无线监控 点，通常使用摄像头对现场情况进行实时采集，摄像头通过无线视频传输设备相连，并通过由无线电波将数据信号发送到 监控中心 ；目前主流的无线视频传输有两种方案。 方案 1：基于网络的数字视频传输，是解决城域间远距离、点位极其分散的监 控传输方式，采用 、 视频压缩格式传输监控信号。优点：采用网络视频服务器作为监控信号上传设备，有 络安装上远程监控软件就可监看和控制。缺点：受网络带宽和速度的限制，只能传输小画面、低画质的图像 ;每秒只能传输几到十几帧图像，动画效果十分明显并有延时，无法做到实时监控。 方案 2：微波信号模拟视频传输：是解决几公里甚至几十公里不易布线场所监控传输的解决方式之一。采用调频调制或调幅调制的办法，将图像搭载到高频载波上，转换为高频电磁波在空中传输。优点：省去布线及线缆维护费用，可动 态实时传输广播级图像。缺点：由于采用微波传输，频段在 1上，常用的有 L 波段 ( 段 (10 12传输环境是开放的空间很容易受外界电磁干扰 ;微波信号为直线传输，中间不能有山体、建筑物遮挡 ;段受天气影响较为严重，尤其是雨雪 天气会有严重雨衰想象。 基于五自由度机械手的遥控智能车，当小车在行驶中和用机械臂抓取物体时，都需要实时监控；另外基于五自由度机械手的遥控智能车用于野外作业时，有便携式要求，不管在何种环境下，只要打开液晶显示终端就能 收到视频，不能够依赖网络，否则在没有网络或网络信号不强的环境下难以作业。综合考虑采用方案 2 符合我们的需求。 视频发送模块 采用 距离无线监控发射模块 工作在 2414M 音视频接收解调模块。模块采用单芯片设计，该芯片集成了 带 频解调、 音解调，模块体积小功耗低灵敏度高等特点 。具体电路原理图如图 示。 基于五自由度机械手的遥控智能车 20 图 无线视频发送 视频接收模块 采用 距离无线监控接收模块 工作在 2414M 音视频接收解调模块。模块采用单芯片设计，该芯片集成了 带 频解调、 音解调，模块体积小功耗低灵敏度高等特点；具体电路原理图如图 示。 图 线视频接收 基于五自由度机械手的遥控智能车 21 液晶显示 采用 7 寸液晶显示屏，加驱动板，连接视频接收模块信号线，实现视频实时显示；具体参数为： 产品名称： 7 寸高清液晶屏 产品型号： 析度： 800*80 背光方式： 电源输入： 定 功率： 入信号： 统制式： 动板结构尺寸 ( 73(W)*60(H)*) 液晶屏外观尺寸 ( W） *H） *D） 工作环境温度： 10 )0 ) 1、一路 入 ,有 和 种制式，可实现自动转换； 2、电位器调节亮度及色彩； 3、电源 9围； 适用范围：显示设备、可视楼宇对讲、可视门铃、楼宇对讲、汽车倒车系统、安防监控系统、广告显示、医疗设备、工业控制等领域 。实物图如图 示 。 图 液晶显示模块 基于五自由度机械手的遥控智能车 22 6 程序设计 编写程序软件 采用 行单片机 C 语言程序编写，编译与调试。 遥控小车程序 采用按键，数码管，增强型单片机 线芯片 ,根据自己所学的单片机知识，电路硬件知识， C 语言程序全原创，只要操作人员按相应按键，实现小车响应相应指令如：前进，后退，左转，右转，加档，减档，摄像头切换，车灯开关等。部分相关程序见附录一： 1 遥控小车程序。 模拟机械臂程序 采用旋钮 电位器，模拟机械臂支架，增强型单片机 线芯片 ,转动模拟机械臂，五个自由度关节的电位器得到相应的模拟电压值，进入理，进行 换，此程序部分参考了 片机手册程序，自己优化，加入自己原创算法，处理相关 ，实现实际机械臂与模拟机械臂同步运动。部分相关程序见附录一： 2 模拟机械臂程序。 小车接收端程序 采用 片机， 线芯片， 机驱动芯片， 声波模块，继电器等组成接收电 路；程序响应遥控端小车指令，小车作出相关动作；接收到摄像头切换指令，视频信号在机械手摄像头和小车两自由度云台摄像头之间切换；接收到开启 灯命令，小车端开启夜灯，程序全原创。部分相关程序见附录一： 3小车接收端程序。 五自由度机械臂程序 采用 片机， 线芯片，组成相关电路，自己编写程序，原创算法，控制舵机，带动机械臂，实现五自由度机械臂联动，而且响应快速。 基于五自由度机械手的遥控智能车 23 舵机控制中最基本的概念是 冲宽度调制。脉冲宽度调制是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的 变化来调制晶体管栅极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。它是把每一脉冲宽度均相等的脉冲列作为 形，通过改变脉冲列的周期可以调频，改变脉冲的宽度或占空比可以调压，采用适当控制方法即可使电压与频率协调变化。可以通过调整 周期、 占空比而达到控制充电电流的目的。 紧接着，舵机的控制一般需要一个 20右的时基脉冲，该脉冲的高电平部分般为 围内的角度控制脉冲部分。以 180 度角度伺服为例，那么对应的控制关系是这样的： 0 度 45 度 90 度 135 度 180 度 部分相关程序见附录一： 4 五自由度机械臂程序。 基于五自由度机械手的遥控智能车 24 7 结论与展望 论 经过三个半月的的思考、分析、设计、选器件、制作、编程、调试。最终完成了基于五自由度机械手的遥控智