毕业答辩文稿

机器人控制系统的设计 指导老师 黄翼虎学生姓名 刘元锋自化084班学号 0807010408 内容提要 1 我国目前机器人发展概括2 控制系统的总体设计方案3 主控模块4 驱动模块5 避障与显示模块6 遥控模块 我国机器人发展概括 经过最近20多年的发展 我国机器人技术和集成能力得到了很大提高 推进了工业机器人产品的系列化及工程应用 成功将机器人技术应用于传统产业 增强了企业的市场竞争力 实现了特种机器人 特别是水下机器人和反恐排爆机器人的跨越式发展 仿人机器人等也取得了显著成绩 机器人控制研究 移动机器人运动控制问题是机器人研究中最基本的问题 也是机器人学中只有依靠控制理论才能予以解决的问题 从控制理论的角度出发 对于一个包括受控系统即控制对象在内的控制系统而言 控制问题的理论研究包括两方面内容 一是控制系统分析问题 一是控制系统综合问题 研究的前提是已知控制对象模型的结构和参数 控制系统的总体设计方案 通过学习和研究相关技术资料了解到 研究移动机器人的运动控制 可以设计一种基于超声波避障的小车 借助超声波传感器的使用 满足对移动机器人的运动控制 并通过单片机对移动小车进行实时控制 在一定的复杂的环境中自动避障行驶 并通过显示屏将距离显示出来 并可通过红外遥控对小车进行控制 实现小车的遥控驾驶从而达到对移动小车的运动控制的目的 主控模块 STC89C52单片机最小配置系统时钟电路复位电路系统单片机管脚配置 返回 单片机最小系统 所谓最小系统 是指让单片机里面的程序运行 需要的最小配置 单片机可以工作的最低硬件配置 包括时钟电路和复位电路两部分 单片机的最小系统图 单片机管脚配置 驱动模块 1L298内部结构2L298驱动原理3L298硬件连接图 L298内部结构 L298驱动原理 当Q1管和Q4管导通时 电流就从电源正极经Q1从左至右穿过电机 然后再经Q4回到电源负极 按图中电流箭头所示 该流向的电流将驱动电机顺时针转动 当三极管Q1和Q4导通时 电流将从左至右流过电机 从而驱动电机按特定方向转动 电机周围的箭头指示为顺时针方向 L298硬件连接 驱动模块软件实现 超声波避障模块 超声波传感器管脚图 超声波避障模块时序图 超声波避障模块 超声波模块硬件连接 电路连接图 超声波模块软件设计 红外遥控模块通用红外遥控系统由发射和接收两大部分组成 应用编 解码专用集成电路芯片来进行控制操作 如图1所示 发射部分包括键盘矩阵 编码调制 LED红外发送器 接收部分包括光 电转换放大器 解调 解码电路 遥控发射器及其编码uPD6221G芯片发射码格式的芯片组成发射电路编码原理 当发射器按键按下后 即有遥控码发出 所按的键不同遥控编码也不同 这种遥控码具有以下特征 采用脉宽调制的串行码 以脉宽为0 565ms 间隔0 56ms 周期为1 125ms的组合表示二进制的 0 以脉宽为0 565ms 间隔1 685ms 周期为2 25ms的组合表示二进制的 1 其波形如图2所示 上述 0 和 1 组成的32位二进制码经38kHz的载频进行二次调制以提高发射效率 达到降低电源功耗的目的 然后再通过红外发射二极管产生红外线向空间发射 如图 UPD6221G产生的遥控编码是连续的32位二进制码组 其中前16位为用户识别码 能区别不同的电器设备 防止不同机种遥控码互相干扰 接收器及解码一体化红外线接收器是一种集红外线接收和放大于一体 不需要任何外接元件 就能完成从红外线接收到输出与TTL电平信号兼容的所有工作 而体积和普通的