基于慧鱼平台的自动化搬运系统设计与实现带开题报告.zip
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基于慧鱼平台的自动化搬运系统设计与实现带开题报告.zip,基于,平台,自动化,搬运,系统,设计,实现,开题,报告
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任务书论文(设计)题目：基于慧鱼平台的自动化搬运系统设计与实现工作日期：2017年12月18日 2018年05月20日1.选题依据:此设计以自动化搬运系统为设计，可以让学生深入理解机电一体化产品的工作特点与开发过程，让学生掌握光学、气动、机械结构、机械传动、电子电路，逻辑编程，人工智能等常用的机电一体化技术。可有效培养学生分析问题、解决问题及知识的综合应用能力。2.论文要求(设计参数):1.学习掌握慧鱼平台的工作原理及设计流程，掌握其软硬件资源的特点。2.拟定自动化搬运系统的运行工作方案；3.完成机械部分的设计搭建，并结合机械本体设计电气控制思路；基于慧鱼软件开发 环境，完成相应的软件编程。4.实际验证自动化搬运系统的工作情况。5.书写设计说明书，不少于6000字；6.翻译一篇与设计内容相关的外文文献，不少于2000字。3.个人工作重点:1.学习掌握慧鱼平台的工作原理及设计流程，掌握其软硬件资源的特点。2.拟定自动化搬运系统的运行工作方案，完成机械本体及电气控制软硬件部分设计。3.模拟验证温控系统的正常工作。4.时间安排及应完成的工作:第1周：明确毕业设计任务，指导查阅参考文献。 第2周：指导如何整理参考文献。第3周：指导书写开题报告注意事项。第4周：检查开题报告，提出指导意见，指导开题报告答辩。第5周：上交开题报告终稿，拟定自动化搬运系统的总体设计构想与方案。 第6周：熟悉慧鱼工具箱中的硬件资源具体拟定机械结构。第7周：根据机械结构的具体功能，结合传感、驱动等装置设计电气控制部分。 第8周：学习掌握慧鱼系统的软件开发环境。第9周：深入理解掌握电气部件的工作控制原理。第10周：调试完成搬运系统中各独立环节的运行。 第11周：完成整个搬运系统的试验联调工作。第12周：查缺补漏，优化设计。第13周：书写毕业设计说明书，翻译与本设计相关的英文文献。 第14周：准备毕业设计答辩。5.应阅读的基本文献:1 毛茂林.慧鱼创意模型试验教程M交通大学出版社，2010 2 朱学敏. 慧鱼模型指导书J. 机械工业出版社，20103 康立新、马建华.工业机械手的设计.中小企业管理与科技（下旬刊）J.2012. 4 周东波.颜色识别及其在智能机器人控制系统中的应用研究D.2013-05-01. 5 王超艺,王宜怀. 基于红外传感器的自寻迹小车控制系统的设计C. 电子工程师,2008,34(11):60-62.6 祝守新、刑英杰、韩连英.机械工程控制基础M.清华大学出版社.2011.87 Sunil Nath. Analysis of molecular mechanisms of ATP synthesis from the standpoint of the principle of electrical neutralityJ. Biophysical Chemistry,2017,8 Achler Tsvi. Evaluating the role of feedback regulation in recognition processingJ. BMC Neuroscience, 2010, 11(Suppl+1).9 赵汝和. 基于慧鱼模型的自动避障机器人的设计J. 黑龙江科技信息,2015,(27):76-77. 10 M. Steffanson,I. Rangelow. Microthermomechanical infrared sensorsJ. Opto-Electronics Review,2014,22(1)11 刘志红. 单片机原理及应用M. 电子工业出版社. 2011-08.12 王芳,王瑞芳,平学成,刘卉,张林静. 基于虚拟样机技术的机械原理课程改革与实践J. 中国轻工教育,2017,(01):60-62.指导教师签字：XX教研室主任意见：同意签字：XX 2017年12月14日教学指导分委会意见：同意签字：XX 2017年12月15日 学院公章进度检查表第-3周工作进展情况明确了自己的毕业设计任务，对自己的自动化搬运系统的总体结构的构想和方案的设计有了较为明确的想法，然后在老师的指导下查阅了相关文献，然后进行了整理，完成了开题报告的书写，并且顺利通过了学院的开题报告的检查。2018年03月11日指导教师意见学生基本明确了自己毕业设计的主要任务，也查阅了相关文献，应继续整理、完善设计思路。指导教师(签字)：XX 2018年05月21日第 1周工作进展情况在老师的安排下，完成对学校慧鱼工具箱里面的硬件资源的熟悉，学习并且掌握慧鱼模型的软件开发环境，拟定自动化搬运系统总体结构的构想和方案设计，根据慧鱼模型的硬件资源，具体确定搬运系统的机械结构。2018年04月08日指导教师意见完成了开题报告的撰写，并提交了开题报告终稿，通过了开题环节。接下来按工作计划具体开始设计工作。指导教师(签字)：XX 2018年05月21日第 5周工作进展情况在老师的指导下开始搭建自动化搬运系统中的模块的模型，基本完成所有模型的搭建，同时尽量使用ROBO pro 完成程序的编写，然后输入TXT控制器，开始对模型的编程控制，检查仿真效果。2018年05月20日指导教师意见学生有较好的工作态度，能基本按照工作进度要求进行设计工作。但有些问题还需进一步详细思考，后续应努力处理设计过程中出现的问题，并继续按照工作计划完成后续设计工作。指导教师(签字)：XX 2018年05月21日第 10周工作进展情况在老师的指导下，通过对初步仿真效果的分析，不断优化搬运系统各个模型的仿真效果，使其可以合理、更好的完成预定的任务。同时开始撰写毕业论文，准备毕业答辩。2018年05月24日指导教师意见基本完成毕业设计相关内容，继续修改完善相关内容，准备进行答辩。指导教师(签字)：XX 2018年05月24日过程管理评价表评价内容具体要求总分评分工作态度态度认真，刻苦努力，作风严谨32遵守纪律自觉遵守学校有关规定，主动联系指导教师,接受指导33开题报告内容详实，符合规范要求54任务完成按时、圆满完成各项工作任务43过程管理评分合计12 过程管 理评语 XX同学在整个设计过程中，工作态度认真，有较为严谨的工作作风；能够自觉遵守学校的相关规定，按要求向指导教师汇报工作进度，接受指导；同时，该生能够结合设计任务收集、整理相关文献资料，通过与指导老师讨论，较好地归纳出设计重点和难点，并拟定较为可行的设计路线和时间安排，书写的开题报告内容基本完整，符合基本规范要求；按照任务书的要求完成了预定任务，但功能还应进一步完善。翻译了一篇与设计内容相关的外文文献。综上，XX同学在毕业设计过程中态度端正，表现良好，具备较好的综合素质。指导教师签字:XX日期:2018-05-24指导教师评价表评价内容具体要求总分评分选题质量符合培养目标要求,有一定的研究价值和实践意义,有一定的开拓性、创新性,深度、难度适宜,工作量饱满54能力水平有较强的综合运用知识能力、科研方法运用能力、中文表达与外语能力、文献资料检索能力、计算机应用能力54完成质量文题相符,概念准确,分析、论证、计算、设计、实验等正确合理,结论明确；论文结构、撰写格式、图表等符合基本规107指导教师评分合计15 指导教 师评语 此此设计以慧鱼组件为平台，自动化搬运系统为设计，可以让学生深入理解机电一体化产品的工作特点与开发过程，让学生掌握光学、气动、机械结构、机械传动、电子电路，逻辑编程，人工智能等常用的机电一体化技术。可有效培养学生分析问题、解决问题及知识的综合应用能力，具有一定的实际应用价值难度和工作量适中，符合本专业的培养目标。XX同学完成了整个系统的功能分析，选择了相应的硬件，并根据具体功能进行了软件设计，同时也进行了相应的实物功能模拟。设计说明书内容较为完整、层次较为清晰、格式符合基本规范。提交的设计资料及设计过程表现反映出该生综合素质较好，有一定的学习能力，具备一定的知识综合应用能力、文字表达能力和软件应用的能力。设计以慧鱼组件为平台，自动化搬运系统为设计，可以让学生深入理解机电一体化产品的工作特点与开发过程，让学生掌握光学、气动、机械结构、机械传动、电子电路，逻辑编程，人工智能等常用的机电一体化技术。可有效指导教师签字:XX日期:2018-05-24评阅人评价表评价内容具体要求总分评分选题质量符合培养目标要求,有一定的研究价值和实践意义,有一定的开拓性、创新性,深度、难度适宜,工作量饱满54能力水平有较强的综合运用知识能力、科研方法运用能力、中文表达与外语能力、文献资料检索能力、计算机应用能力54完成质量文题相符,概念准确,分析、论证、计算、设计、实验等正确合理,结论明确；论文结构、撰写格式、图表等符合基本规106评阅人评分合计14 评阅人 评语 该选题符合机械设计制造及自动化专业培养目标要求，具有一定的开拓性，该设计内容深度及难度适中，工作量尚可。从完成的内容看，该生具备了一定的综合运用专业及基础知识的能力，但不够扎实；科研方法运用能力尚待提高。该生具有一定的文献检索分析能力，中外文应用能力一般，计算机应用能力较好。该设计文题相符，分析、论证、模拟基本合理，设计结果基本正确、可信。该设计说明书的书写格式及图表等基本符合规范要求。同意参加答辩。评阅人签字：XX评阅人工作单位：机械工程学院日期：null答辩纪录 学生姓名：XX专业班级：XX毕业论文(设计)题目： 基于慧鱼平台的自动化搬运系统设计与实现答辩时间：2018年05月 日 时 分 时 分答辩委员会(答 主任委员(组长)： XX辩小组)成员委员(组员)： XXXXXX答辩委员会(答辩小组)提出的问题和答辩情况问题1：系统解决哪些问题？回 答： 实现完整的物料搬运到仓储间问题2：自动化搬运系统的优点？回 答： 智能，无人工参与，安全可靠。问题3：物料位置改变如何解决？回 答： 通过不断改变与调试编程程序解决问题4：驱动几个？转弯最小半径？精度？ 回 答： 2个驱动，分别；23mm问题5：夹持力与夹持形状？夹持掉落如何解决？回 答： 无设计校核，能做到行动的可行性，没考虑保护措施问题6：不足之处有哪些？回 答： 旋转角度控制不精确，仓库的检测无传感器记录人： 2018年05月24日答辩委员会评价表评价内容具体要求总分评分自述总结思路清晰,语言表达准确,概念清楚,论点正确,分析归纳合理108答辩过程能够正确回答所提出的问题,基本概念清楚,有理论根据108选题质量符合培养目标要求,有一定的研究价值和实践意义,有一定的开拓性、创新性,深度、难度适宜,工作量饱满55完成质量文题相符,概念准确,分析、论证、计算、设计、实验等正确合理,结论明确；论文结构、撰写格式、图表等符合基本规107能力水平有较强的综合运用知识能力、科研方法运用能力、中文表达与外语应用能力、文献资料检索能力、计算机应用能力107答辩委员会评分合计35 答辩委员会评语 XX同学在毕业设计工作期间，工作努力，态度比较认真，能遵守各项纪律，表现一般。 能按时、全面、独立地完成与毕业设计有关的各环节工作，具有一定的综合分析问题和解决问题的能力。 论文立论正确，理论分析无原则性的错误，解决问题方案比较实用，结论正确。 论文使用的概念正确，语句通顺，条理比较清楚。 论文中使用的图表，设计中的图纸在书写和制作时，能够执行国家相关标准，基本规范。 能够独立查阅文献，外语应用能力一般，原始数据搜集得当，实验或计算结论准确可靠。 答辩过程中，能够简明地阐述论文的主要内容，回答问题基本正确，但缺乏深入地分析。答辩成绩： 35答辩委员会主任：XX2018年06月01日成绩评定 项目分类成绩评定过程管理评分12指导教师评分15评阅人评分14答辩委员会评分35总分76成绩等级C成绩等级按“A、B、C、D、F”记载成绩审核人签章： XX学院审核人签章： XX一、选题依据1论文（设计）题目：基于慧鱼平台的自动化搬运系统设计与实现2研究领域：慧鱼平台、单片机领域、机电控制领域。3论文（设计）工作的理论意义和应用价值：物资由原材料到产品的生成，由生产到消费的过程中，物料搬运作业是十分必要 的，搬运工作的好坏将直接影响到物流成本的高低。如果搬运方案不合理，将会对生 产作业的顺利进行造成不利影响，造成作业时间的浪费，产品的损坏，进而降低生产 率。所以在国家制造业迅速发展的今天，物料搬运系统的研究是非常必要的。在制造 企业中引入物料搬运方案，可以有效提高搬运效率，合理安排生产时间，节约人力资 源，减少机器加工等待时间，让更多的生产力投入到产品的加工中去，从而提高企业 的竞争力。合理优化物料搬运路线，选择合适的搬运单元和搬运工具，可以减少物料 中转的复杂程度，减少物料在中转过程中的损耗，便于生产车间的合理布局和管理。 对于一个自动化搬运系统而言，搬运机器人是其中的核心所在。搬运机器人是可以进行自动化搬运作业的工业机器人，用一种设备握持工件，是指从一个加工位置移 到另一个加工位置。搬运机器人可安装不同的末端执行器以完成各种不同形状和状态 的工件搬运工作，大大减轻了人类繁重的体力劳动。在现代生产过程中，自动化搬运系统中的核心就是搬运机器人的研发。而机器人 的研制和生产已迅速发殿起来的一门新兴的技术，搬运机器人可以很好地实现与机械 化和自动化的有机结合。搬运机械人虽然目前还不如人那样灵活，但它具有能不断重 复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点。因此，搬 运机械人越来越广泛地得到了应用，也是今后工业发展的必然趋势。4目前研究的概况和发展趋势在国内外研究领域里,自动化搬运系统的研究主要是在生产物流系统方面。美国 工业产品生产过程中装卸搬运费用占成本的 2030，德国企业物料搬运费用占营业额的 1/3，日本物料搬运费用则占国民生产总值的 10.73。可见，物料搬运系统在国外的研究已经开始起步，并逐渐进入发展成熟阶段。近几十年来，随着我国科学 技术水平的快速发展，我国开始逐渐重视物料搬运水平的提高。从最初的简单人力搬 运，到机械化搬运水平的过渡，虽然还没有完全实现现代化的物料搬运水平，但是各 个制造企业已经开始逐步在生产中引入物料搬运系统分析的方法以及机械化的搬运 设备。随着对物料搬运的逐渐重视和发展，我国制造企业的生产力水平也在逐渐提高， 生产率和利润在同步提升。越来越多的国内企业看到了物料搬运对于企业发展的重要 程度，在国内，物料搬运的发展，进入了一个新的阶段。虽然我国的物料搬运技术与 世界上发展中国家还是有一定差距，但是随着企业的共同努力，我国的物料搬运水平 将会逐渐与国际先进水平接轨。随着现代化生产技术的提高，机器人设计生产能力进一步得到加强，尤其当机器 人的生产和柔性制造系统和柔性制造单元相结合，从而改变目前机械制造的人工操作 状态，提高了生产效率。就目前来看，总的来说现代工业机器人有以下几个发展趋势；（1）提高运动速度和运动精度，减少重量和占用空间，加速机器人功能部件的标 准化和模块化，将机器人的各个机械模块、控制模块、检测模块组成构件不同的机器 人；（2）开发各种新型结构用于补贴类型的场合，如开发微动机构用以保证精度，开 发多关节多自由度的手臂和手指；开发各类行走机器人，以适应不同的场合；（3）研制各类传感器及检测元器件，如，触觉、视觉、听觉、味觉、和测距传感 器等，用传感器获得工作对象周围的外界环境信息、位置信息、状态信息已完成模式 识别、状态检测。并采用专家系统进行问题求解、动作规范，同时，越来越多的系统 采用微机进行控制。二、论文（设计）研究的内容1.重点解决的问题：（1）自动化搬运系统内部结构的搭建；（2）电路之间的连接；（3）慧鱼平台的使用；（4）多个传感器的使用；（5）舵机与电机的控制。2.拟开展研究的几个主要方面（论文写作大纲或设计思路）（1）自动化搬运系统的概况；（2）慧鱼平台的介绍；（3）机械手臂的搭建;（4）机械小车的搭建；（5）传感器的选择；（6）电路的规划与编程的设计；（7）预期的功能；（8）总结。3.本论文（设计）预期取得的成果：完成一个搬运系统的机械结构的搭建，慧鱼程序的编辑，传感器、舵机、电机控 制方案的设计，并成功实现一个自动化搬运系统，使之可以应用于工业自动化生产线， 把工业产品从一条生产线搬运到另外一条生产线，实现自动化生产，减轻产业工人大 量的重复性劳动同时又可以提高劳动生产率。三、论文（设计）工作安排1.拟采用的主要研究方法（技术路线或设计参数）；查阅相关文献，了解并掌握慧鱼平台与传感器等使用方法；实际搭建自动化搬运系统的结构，在实践中不断地优化整个系统。2.论文（设计）进度计划；第一周：明确毕业设计任务，查阅参考文献； 第二周：整理参考文献；第三周：书写开题报告；第四周：给与老师检查，寻求意见，准备开题答辩；第五周：上交开题报告，拟定自动化搬运系统的总体结构构想和方案； 第六周：熟悉慧鱼工具箱中的硬件资源，具体拟定机械结构；第八周：学习掌握慧鱼系统的软件开发环境； 第九周：学习理解电气部件的工作原理；第十周：调试完成搬运系统中各独立环节的运行； 第十一周：完成整个搬运系统的实验连接工作;第十二周：查缺补漏，优化设计；第十三周：书写别业设计说明书，翻译与本设计相关的英文文献； 第十四周：准备毕业答辩。四、需要阅读的参考文献1 毛茂林.慧鱼创意模型试验教程M交通大学出版社，20102 朱学敏. 慧鱼模型指导书J. 机械工业出版社，20103 康立新、马建华. 工业机械手的设计.中小企业管理与科技（ 下旬刊） J.2012.4 周东波 . 颜色识别及其在智能机器人控制系统中的应 用研究D.2013-05-01.5 王超艺,王宜怀. 基于红外传感器的自寻迹小车控制系统的设计 C. 电子工程师,2008,34(11):60-62.6 祝守新、刑英杰、韩连英.机械工程控制基础M.清华大学出版社.2011.87 Sunil Nath. Analysis of molecular mechanisms of ATP synthesis from the standpoint of the principle of electrical neutralityJ. Biophysical Chemistry,2017,8 AchlerTsvi.Evaluatingtheroleoffeedbackregulationin recognition processingJ. BMC Neuroscience, 2010, 11(Suppl+1).9 赵汝和. 基于慧鱼模型的自动避障机器人的设计J. 黑龙江科技信息,2015,(27):76-77.10 M.Steffanson,I.Rangelow.Microthermomechanicalinfrared sensorsJ. Opto-Electronics Review,2014,22(1)11 刘志红. 单片机原理及应用M. 电子工业出版社. 2011-08.12 王芳,王瑞芳,平学成,刘卉,张林静. 基于虚拟样机技术的机械原理课程改革与实践J. 中国轻工教育,2017,(01):60-62.附：文献综述或报告1. 慧鱼模型的特点：慧鱼模型是 1964 年由德国发明家 ArthurFischer 博士在其专利“六面拼接体” 的基础上发明创造的，包含多种工程技术类智慧拼装模型，是展示科学原理和技术过 程中的理想教学工具2.慧鱼组合模型包括机械构件、电气元件、气动器件传感器件及 软件等模块组件，是由大量结构功能件组成的创新系统，涉及许多高科技领域。该模 型系统为创新教育和创新实验提供了良好的载体，受到国内外高校教育工作者的关注 和重视。慧鱼组合模型在实践中的优点1：（1）提高大学生的动手能力，培养科学兴趣。慧鱼组合模型是由接近工程实际 的结构组件和功能器件组成，其功能原理可以体现相关专业课程中的理论知识。学生 通过在实验自主设计、使用和组装功能构件可以体验理论知识和工程实践的结合，提 高动手能力。同时，通过对搭建模型的调试和操作，学生也可以加深对于专业知识的 理解，培养学科性趣。（2）启发大学生创新思维、培养创新能力。传统的实验教学方式具有验证性的 特点，实验涉及的内容主要是课本上固有的知识，实验教学只是增强大学生对于已学 理论的验证和理解，而没有给与学生充分发挥现象和设计的空间，不利于创新能力的 培养。在慧鱼创新实验中，学生既可以进行验证性实验，还可以自主设计机电一体化 产品，利用慧鱼组合模提供的机械、电子、控制等功能组件，搭建出新的机电产品。 慧鱼创新实验过程既可以启发大学生的创新思维，有培养学生的动手能力。2. 主流自动化搬运系统的概况：60 年代中期，中国在一汽建成了第一条推式悬挂输送机系统，在该输送机的轨道上装有许多道岔,小车可通过机械接触方式识别,并按特定的程序将其锁在相应的 输送线上。这是中国第一套自动物料搬运系统。70 年代末期,北京汽车厂建成自动立体仓库,它有 2 台 AS/R 机构,一台有底部水平线上输人输送线,另一台有顶部水平线上输出输送线。继电逻辑电路用于巷道堆垛机和输送机系统的自动控制。拨轮和打孔卡 用于目的地信息。80 年代初期,某轴承厂开始运行一条电葫芦的自动单轨系统,至今已成功地运行了 15 年以上。电葫芦的水平运动和吊钩的垂直运动,可通过接通或关闭头顶上的感应线进行高频摇控。多个不同程序有其相应的线路。每个电葫芦装有 2 个磁性片。在上料点,操作人员需键人路线编号。磁性片的写头被激励出磁性,并在流程中保持不变, 直到另一个写头被激励出磁性,进人道岔前,有一个读点可以识别极性,并启动平行开 关或旋转开关,使其到达指定位置。这样,起升机构便可驶向指定的目的地。当电葫芦 到达装有酸或清洗剂的浴槽上方时,吊钩将会根据程序逻辑控制器的控制在浴槽中上 下运动或保持静止。第一台中国自行设计和制造的自动导向车开发于 1987 年。AVG 首次在第二感光胶片厂得到应用。当感光材料涂到胶片上后,胶卷由一 AGV 在黑暗的环境中进行装卸。AGV 的另一次应用是在肿瘤医院放射治疗中。在黑暗和有放射性的的环境中护士是无法照顾病人的。从 80 年代初起,PLC 物料搬运系统逐步占据主要地位。目前,所有的自动多层仓库都在单机水平和中央监督水平上使用 PLC 作为控制设备。今天,中国最典型的自动多层仓库都以下列方法进行操作托盘载荷。托盘载荷通常由人工码盘,叉车将它抬起并 送到输送机的堆放台上。当托盘经验收,并在仓库管理系统进行登记后由管理计算机 分配到货架上的存放位置(通道列数和层数)。这个位置可在线通过管理计算机和 PLC之间的通讯界面传到中央监控 PLC,由红外装置检测载荷大小。当操作者按下“启动” 按钮时,由 PLC 控制的输送机便开始顺序运动,并将装有货物的托盘送到预定的通道, 体积过大的载荷将被拒绝并返回人口等待重新装载。相应的 s/R 设备将合格的载荷送到指定存放位置。PLC 可以自动控制运行和起降设备的速度和加速度。它可通过相对或绝对地址来识别目的地。当 S/R 设备到达所需地点后,通过红外线设备或机械方式确认该位置是空的,以避免重复人库。如果货架上的载荷需要被取出,S/R 就会驶到管理计算机指定位置,拾起载荷送到通道上的存放台,以便输送机输送。在输送线上有几 个转向台或升降台和存储输送机,它由 PLC 控制以确保载荷达到指定的支线。仓库管理程序及时更改数据。因为仓库管理计算机与公司主机联网,有关仓库存储的所有信 息,可随时在主机上查到。3.慧鱼搬运系统的设计：机器人是一种可编程和多功能的操作机；或是为了执行不同的任务而具有可用电 脑改变和可编程动作的专门系统。从它的定义上我们可以看出，它既可以运行预先编 排的程序，还可以根据以人工智能技术制定的原则行动。机器人是靠自身动力和控制 能力来实现各种功能的一种机器。它的任务是协助或取代人类的一些危险或是重复繁 琐的工作。3.1 驱动装置7驱动装置是驱使执行机构运动的机构，按照控制系统发出的指令信号，借助于动 力元件使机器人进行动作。它输入的是电信号，输出的是线、角位移量。机器人使用 的驱动装置主要是电力驱动装置，如步进电机、伺服电机等。市面上常见的机器人主 要使用伺服电动机对机械臂进行控制，所以伺服电动机对于机器人的研发起到重要的 作用，因此对于伺服电动机的研究就显得非常的重要。随着机器人技术的发展，机器人的驱动装置中诞生了一个新的词汇，那就是舵机， 在各式各样的机器人中，舵机逐渐变成了最关键、使用最多的部件。能将信号转换成 转轴的角位移或角速度，这就是舵机的功用。而随着社会科技的发展，舵机控制的发 展成为了越来越重要的主题。依据控制方式的特点，舵机应该称为微型伺服马达。早 期在模型上使用最多，主要用于控制模型的舵面，所以俗称舵机。用作自动控制装置 中执行元件的微特电机，又称执行电动机。其功能是将电信号转换成转轴的角位移或 角速度。舵机外壳、电路板、无核心马达、齿轮与位置检测器所构成。 舵机是一种位置伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。其工作原 理是：控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片，获得直流偏置电压。它内部有一 个基准电路，产生周期为 20ms，宽度为 1.5ms 的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出。最后，电压差的正负输出到电机驱动芯片决定 电机的正反转。当电机转速一定时，通过级联减速齿轮带动电位器旋转，使得电压差 为 0，电机停止转动。3.2 控制装置3.2.1 颜色识别传感器4颜色识别传感器是由半导体色敏元件和相应的器件组装的。由于这种传感器体积 小,能识别物体的彩色标记和痕迹,响应时间快,约15xl06 秒左右,很适合对产品进行在线的颇色识别和检测。该传感器是继传统的光学色计量器之后又一种全新的、结构 简单的、造价低廉的颇色识别器。这种传感器能将颜色的波长和光谱范围,直接转换 成对应的电量信号值。既容易作为自动化装置的信号输入,又可直读数据。颜色传感器一直用装配线来检测特定的组件。颜色传感器的挑战是检测微妙差异 相似或高度反光的颜色。例如,金属涂料在汽车工业中使用很难区分灰度的颜色或黄 金。匹配组件这是重要的,如镜子的身体或保险杠都离不开传感器协助。此外,颜色传 感器通过数量有限的颜色可以检测，并通过他们有限的能力迅速改变设置或处理多个 颜色。电子技术的发展,光学,软件促进颜色传感器发展。这项技术使得更敏感的传感器, 可以忽略光泽和区别出微妙的色调。可以调整方便灵活的制造和精确的色彩校正。一 个典型的颜色传感器具有高强度白光 LED,光在目标项目调制。反射从目标是分析的成分红,绿,蓝(RGB)值和强度。此信息用于验证正确的部分和组装,准确控制制成品的颜 色。在一个典型的应用程序中,机器操作员持有一个颜色样本在前面的传感器,编程它 对这个特定颜色相匹配。这个过程期间及之后,运营商可能会注意到匹配失败涉及色 彩略暗或略轻,但仍在可接受的质量标准。操作员然后重组传感器与更广泛的高/低设 置点和通过试错过程建立理想的范围。如果传感器有多个通道,它可以被编程来识别 多种颜色一个颜色在每个频道,每个频道信号是一个离散报警输出。这一技术使简单 的颜色识别或匹配,比如排序或部分识别功能,通过/失败标准是足够的。下一代颜色 传感器提供三个额外的输出表示 RGB 颜色值。好处包括更多的智能控制的制造。在实践中,传感器输出原始 RGB 读数为模拟信号。模拟信号更适合通信,因为数字读数为三个渠道将超过每 150us 吞吐量限制典型的串行协议。一个传感器可以将原始 RGB 信号模拟与 10 位分辨率将输出 5mV 的每个 1023 步。如果颜色变化的原因是无法轻易地发觉或者如果没有显示可用,模拟 RGB 信号可以数字化和美联储到数据采集系统。这允许全面的变化趋势,分析传感器读数。一些传感器提供一个数据转储模式原始数字读 数。3.2.2 红外线传感器9红外传感器工作原理：（1） 待侧目标。根据待侧目标的红外辐射特性可进行红外系统的设定。（2） 大气衰减。待测目标的红外辐射通过地球大气层时，由于气体分子和各种 气体以及各种溶胶粒的散射和吸收，将使得红外源发出的红外辐射发生衰 减。（3） 光学接收器。它接收目标的部分红外辐射并传输给红外传感器。相当于雷 达天线，常用是物镜。（4） 辐射调制器。对来自待测目标的辐射调制成交变的辐射光，提供目标方位 信息，并可滤除大面积的干扰信号。又称调制盘和斩波器，它具有多种结 构。（5） 红外探测器。这是红外系统的核心。它是利用红外辐射与物质相互作用所 呈现出来的物理效应探测红外辐射的传感器，多数情况下是利用这种相互 作用所呈现出来的电学效应。此类探测器可分为光子探测器和热敏感探测 器两大类型。（6） 探测器制冷器。由于某些探测器必须要在低温下工作，所以相应的系统必 须有制冷设备。经过制冷，设备可以缩短响应时间，提高探测灵敏度。（7） 信号处理系统。将探测的信号进行放大、滤波，并从这些信号中提取出信 息。然后将此类信息转化成为所需要的格式，最后输送到控制设备或者显 示器中。（8） 显示设备。这是红外设备的终端设备。常用的显示器有示波器、显象管、 红外感光材料、指示仪器和记录仪等。依照上面的流程，红外系统就可以完成相应的物理量的测量。红外系统的核心是 红外探测器，按照探测的机理的不同，可以分为热探测器和光子探测器两大类。下面 以热探测器为例子来分析探测器的原理。 热探测器是利用辐射热效应，使探测元件接收到辐射能后引起温度升高，进而使探测器中依赖于温度的性能发生变化。检测其 中某一性能的变化，便可探测出辐射。多数情况下是通过热电变化来探测辐射的。当 元件接收辐射，引起非电量的物理变化时，可以通过适当的变换后测量相应的电量变 化。 欧姆龙公司生产的漫反射式和对射式光电传感器，这两种传感器主要用于事件检测和物体定位。图 中的红灯和绿灯表示传感器的状态。 红外传感器已经在现代化的生产实践中发挥着它的巨大作用，随着探测设备和其他部分的技术的提高，红外传 感器能够拥有更多的性能和更好的灵敏度。本课题就是从构建一个小型的智能搬运系统出发，搭建一个自动化搬运机器人， 在机器人传感系统和执行系统硬件基础上，进行智能搬运机器人移动功能和自主搬运 功能的设计与分析，通过软件编程加以实现，在此基础上进行设计开发。附录1：外文翻译基于慧鱼模型的智能清洗机器人设计摘要：清洗机器人主要由行走系统的硬件结构和软件控制、水画和上蜡系统、清洗系统和拖曳更换系统、自主路径规划和相对完善的清洗功能组成。在硬件结构部分，慧鱼模型可以快速地对设计进行物理变化。在软件控制部分，慧鱼模型的ROBO Pro模块化编程语言可以快速编写控制程序，不考虑结构参数对分析过程中控制问题的机械和电气系统的影响。因此，设计不仅可以节省大量的实验时间和实验研究经费，而且可以简化研究的过程。关键词:清洗机器人;慧鱼模型;智能避障;智能清洁;聪明的；维护简介：地面清洁是一项繁重、枯燥、重复的工作。随着科学技术的发展，人们逐渐摆脱了传统的地板清洁，这使得清洁机器人成为可能。因此，基于fischertechnik，智能清扫机器人被开发出来。该设计具有较强的清洗能力、智能避障和智能维护功能。同时，它充分发挥了慧鱼模型的特点，模拟研究过程，为相关产品设计提供新的研究思路。系统分析的任务：根据不同家庭的实际情况，地面清扫机器人需要完成不同的清洗工作，这里只分析一般家庭的清洁机器人。在机器人行走过程中，必须对环境信息进行实时监测和记忆，主要是为了规划路径的自动和覆盖室内地面。同时，也考虑避免障碍物、楼梯等危险区域。在行走的过程中，机器人应实时检测环境污染情况，控制清洗时间和强度，从而实现高效的高覆盖率、低复发率的清洗过程。室内地面的环境信息的感知更复杂的是由于不确定性的家具,所以需要配置不同的传感器协同工作相对有效的,可靠的,完整的融合多个传感器所提供的信息。根据环境信息的要求，机器人在其周围的8个方向上配置超声传感器，以探测不同范围的障碍物距离，通过超声波传感器的相互配合，对不同类型的环境进行判断，从而采取不同的避障措施。前端的机器人配备了超声波传感器，以避免危险区域如楼梯。在机器人的左右两侧装有红外接收模块，以限制机器人的操作空间与室内安装的红外线发射器。但由于人、宠物等移动障碍的存在，机器人需要及时获取环境的动态信息，并采取相应的措施加以避免。ROBO Pro模块化编程语言：ROBO Pro模块化图形编程语言软件简单、直观、易于理解。与其他程序相比，ROBO Pro程序更直观。一目了然。通用软件总是使用命令来编程。有很多命令和语言本身存在复杂的因素，所以人们在编程过程中容易犯错误。然而，以上的缺点可以通过在ROBO Pro模块化编程语言中使用ROBO Pro模块化编程语言来克服。硬件结构设计：步行系统：该模块由轮转装置、后差速器和后轮驱动机构组成。它的功能是使智能清扫机器人的自由行走成为可能水画和打蜡系统：该模块实现了扫描功能的转换。通过齿轮啮合、气动传动和电磁阀的传动来实现上蜡功能。清洗系统: 该模块包括粉尘和废纸回收机制、粉尘收集机制和阻力头机制。该模块包括粉尘和废纸回收机制，粉尘收集机制。拖头机制。该模块实现了地板清洗等基本功能。拖头改变系统: 该模块包括限制刷头、工作台、刷头处理装置和水平摆动机构的杆件。其功能包括智能维修、自动拖动头更换等功能。Figure 1智能清洗机器人的总体示意图。软件系统的设计：控制模块是软件系统的核心。工作模式由独立控制模式、远程控制模式、启动和停止模式组成。主要功能是通过接收多传感器的实时信息，对信息进行分析，分解任务，自动规划路径，实现自动清洁的目标，并将自动控制与远程控制相结合，实现更好的清洁。Figure 2主要程序流程图功能智能随机避障系统：智能清扫机器人行走系统的智能控制主要是智能避障系统。其逻辑算法如下:启动时，系统首先检测前方是否有障碍物，并决定是否前进;如果前面没有障碍，那就向前直走;否则检测向左，如果有障碍，如果没有，左转弯;如果存在，则继续检测右侧是否存在障碍;如果右边没有障碍物，机器人将执行右转程序;如果右边有障碍，则执行后面的程序;同时在后面，不断地
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