足球机器人结构控制系统设计

摘要 本文根据足球机器人比赛要求和性能参数，得出足球机器人结构设计方案，综合体积不能超过75mm75mm75mm、小车的速度至少2m/s和传动的优化等各种因素采用两级齿轮传动方案。动力方面考虑体积、功率和转矩等因素，采用FAULHABER 2224U006S电机。后期考虑加工制造的方便和成本问题一些结构进行了优化。下位机控制方面，采用ARM公司的STM32F103芯片和外设WiFI、MOS和NMOS集成在一块电路板上，实现无线对两个直流电机的控制。对于足球机器人的建模进行了详细的描述，通过对足球机器人运动模型的分析，推导出了两轮足球机器人的运动学模型，得出两轮机器人分解运动速度控制算法。关键词：足球机器人 智能控制 轨迹分析目录摘要3第一章设计综述61.1足球机器人国内外发展现状61.1 足球机器人系统设计概述61.2 课程设计主要任务6第二章方案设计62.1机械结构方案设计62.1.1第一代足球机器人机械结构设计62.1.2第二代足球机器人结构设计72.1.3第三代足球机器人结构设计92.2驱动方案选择102.3结构的合理性和参数的合理性11第三章机械系统设计113.1机械系统整体方案113.2 关键尺寸设计123.3 关键零部件设计133.4 运动分析及轨迹规划14运动学分析143.4.2 雅克比矩阵14第四章 控制系统设计154.1下位机控制系统总体方案设计154.2 电机选型154.3 驱动电机控制电路设计164.4 电源供电电路设计17第五章 软件系统设计175.1软件系统总体方案175.2轨迹规划分析185.4栅格建模法轨迹规划19第六章装配与调试206.1机器人系统整体装配206.2创新设计点206.3系统缺陷与改进21第七章装配不上原因分析218.1 市场调查分析218.2市场背景218.3市场的行业分析22项目心得22附录一241电气原理图25附录二261成本分析26附录三261详细程序27第一章 设计综述1.1足球机器人国内外发展现状机器人足球比赛是今年来国际上迅速开展起来的一种高科技的对抗活动，它涉及人工智能、智能控制、机器人、通信、传感等多个领域的前沿研究和技术融合。目前，国际上机器人足球已发展为两大系列，一是由国际机器人足联（FIRA）组织的微型机器人世界杯足球赛( MiroSot );另一个是由国际人工智能学会组织的机器人世界杯足球赛( RoboCup )。在机器人足球比赛蓬勃开展的同时，有关机器人理论研究也取得了长足的进步，并且机器人足球比赛开始逐渐的遍布到所有国家。 国内的机器人研究近年来也取得了长足的进步。目前，国内有很多大学都有了自己的FIRA机器人足球队，其中包括哈尔滨工业大学、东北大学、浙江大学、清华大学、北京大学、中国地质大学（武汉）、西华大学等。从1999年开始，国内开始组织全国性的足球机器人比赛，以及相关的学术交流活动。国内的机器人研究虽然刚刚起步，但是已经显示出强大的活力。中国人工智能学会、中国自动化学会分别设立了机器人足球协会和机器人竞赛委员会，以组织、协调和指导我国高校和研究机构开展机器人足球比赛、学术交流和相关研究工作。许多学校和机构已经积极行动起来，主要包括中国科学院自动化研究所、清华大学、中国科技大学等。近年来，在国际比赛中，尤其是在FIRA竞赛中，我国科研机构取得了很好的成绩。1.1 足球机器人系统设计概述本任务要求设计5个足球机器人。使其相互配合将橙色的高尔夫球撞入对方的球门而力保不失球或少失球。因电池容量有限,比赛规则与一般足球相似,也有点球、任意球和门球等。只是每半场为5分钟,中间休息10分钟。下半场结束若是平局则有3分钟的延长期,也实行突然死亡法和点球大战。1.2 课程设计主要任务1、资料分析：查阅足球机器人相关文献资料，对资料进行分析总结。2、机器人机械结构设计：根据机器人的具体任务和小车的技术参数来设计足球机器人额结构。并绘制装配图和零件图。3、下位机控制方面，采用ARM公司的STM32F103芯片和外设WiFI、MOS和NMOS集成在一块电路板上，实现无线对两个直流电机的控制。4、控制下位机控制程序的编写、调试。5、课程设计任务说明书的编写。第二章 方案设计2.1机械结构方案设计2.1.1第一代足球机器人机械结构设计机器人的体积为7.5CM7.5CM6CM，壳体采用了模块化设计的思想，分为上下两层，采用的螺栓连接在一起；机器人下层模块前后设计对称的圆弧形凹槽，上层模块设计一与圆弧相切的斜面；机器人采用双电机独立驱动左、右轮的方式，两个电机对称分布于机器人下层模块的两侧，使机器人的重心下移，来保证运动过程中机器人的平稳，减少被撞翻的可能；电机通过两级齿轮减速装置驱动外轮，轮子嵌入在下层模块内。图2-1 足球机器人外部的机械结构图2-2足球机器人内部结构2.1.2第二代足球机器人结构设计机器人的体积为7.5CM7.5CM6CM，车壳采用了一体化设计，为了节省内部空间，电机采用并排布置方案，同时为了放下两级齿轮传动方案，在壳体上挖了放置齿轮的孔，为了更好的包住球，放弃了左右对称的设计，采用了一遍挖槽的设计方案，这样可以包住球的1/3。这种方案的不足在于轴为悬臂布置，而且支撑轴的部分很薄，无法安放轴承。图2-3足球机器人外部机械结构图2-4足球机器人内部结构图2-5足球机器人前面尺寸2.1.3第三代足球机器人结构设计这种机械设计方案不仅包含所有第二代的优点，并解决了第二代机器人的缺点，支撑轴的部分距离很长，可以同时安装两个轴承，避免安装一个轴承的悬臂结构在弯矩的作用下会产生晃动的问题，考虑制造和转配的问题，里面进行了相应的优化。包括前面包球的部分，电机座的侧板的长度缩短，外面采用很薄的板固定在车壳上。图2-6足球机器人外部机械结构图2-7足球机器人内部设计图2-7足球机器人前面设计2.2驱动方案选择足球机器人小车采用的是采用FAULHABER 2224U006S直流电机，微型直流电机驱动方案采用MOS管桥式PWM脉宽调制。脉宽调制（PWM）办法，控制电机的时候，电源并非连续地向电机供电，而是在一个特定的频率下以方波脉冲的形式提供电能。不同占空比的方波信号能对电机起到调速作用，这是因为电机实际上是一个大电感，它有阻碍输入电流和电压突变的能力，因此脉冲输入信号被平均分配到作用时间上，这样，改变在使能端上输入方波的占空比就能改变加在电机两端的电压大小，从而改变了转速。 PWM不管是高电平还是低电平时电机都是转动的，电机的转速取决于平均电压。脉冲宽度越大即占空比越大，提供给电机的平均电压越大，电机转速就高。2.3结构的合理性和参数的合理性 结构的合理性：在结构设计的过程中让质量分布在小车底部，使小车整体的中心降低，防止小车在抢球过程中碰撞后倾倒；前面的凹槽能最大程度上包住球，考虑便于加工中间采用圆角过渡；加长支撑轴承的部分，并采用双轴承支撑的悬臂方案，这种方案避免安装一个轴承的悬臂结构在弯矩的作用下会产生晃动的问题；为了装配方便，一些非必要配合尺寸适当减小，避免配合，同时大部分采用螺纹连接。 参数的合理性：设计参数要求速度为2m/s，电机的满载的速度为8000r/min,根据传动比计算公式得：，根据传动比选择两级齿轮传动，因为单级齿轮传动，大齿轮的尺寸会使整个传动系统的轮廓尺寸变大。考虑小车要求传动平稳、启停频繁和动态性能好，采用最小转动惯量原则来设计两级传动比：。电源电压的选择：电路板的供电电压采取12v，在满足电机供电电压6v的同时，满足了电路板上电机驱动MOS管的供电。第三章 机械系统设计3.1机械系统整体方案一个典型的足球机器人系统,如图2-3所示。在硬设备方面,包括机器人小车、摄像装置、计算机主机和无线发射装置。机器人小车子系统由机械机构、驱动电动机和控制电路板组成。视觉子系统包括摄像头、图像采集卡等硬件设备和图像处理软件等。作为整个闭环控制系统的检测装置,视觉子系统是机器人的眼睛,主要完成机器人系统对比赛现场的图像采集、处理和输出本方机器人位姿信息、对方机器人和球的位置信息。通讯子系统采用无线通讯,一般采用无线射频通讯。计算机的控制命令通过计算机的串口送至无线通讯模块,经过调制发送出去。机器人子系统的无线接收模块接收该信号并解调,送给机器人子系统的主控制器处理。决策子系统根据视觉子系统传来的场上信息,根据已有的策略库,运用推理模型,决定每个机器人的运动控制命令。决策子系统的输入是视觉子系统传来的全部机器人位姿信息和球的位置信息,输出的是机器人左、右轮的速度值或是速度的变化量。综上,足球机器人系统的控制流程描述如下：视觉子系统通过摄像头实时获取赛场信息,经由图像采集卡处理,输入PC计算机进行识别、处理,输出机器人的位置（X，Y）、方向和足球的重心坐标（x,y）,这些数据为下一步决策子系统的决策提供依据。决策子系统根据视觉子系统所获得的实时赛场信息,产生各个机器人的速度控制命令,经无线通讯子系统将该命令发送给己方的各个足球机器人,足球机器人执行相应的命令,完成特定任务。其中,决策子系统组织机器人协作,做出适当的战术配合,是取得胜利的关键。图3-1足球机器人比赛系统组成3.2 关键尺寸设计综合各种因素，最终选择两级传动方案，这两个中心距决定传动零件的大小和位置分布，所以确定两级传动的中心距对整个的机械系统设计至关重要。设计中考虑使传动的结构更加紧凑，三个轴没有采用同一水平线的布置方案，而是采用了三角形的布置方案，同时考虑了轴靠安装在电机座里面的轴承支撑中，所以第一级传动的中心距，必须大于电机和轴承的半径之和，考虑可以买到齿轮的齿数和在限定的空间内，选择第一级齿轮传动的参数为：主动齿轮 M=0.5 ，Z=18；从动齿轮 M=0.5，Z=40；中心距为14.5。为了不使从动齿轮的齿顶圆不和第三根轴产生干涉，选择第二级齿轮传动的参数为：主动齿轮 M=0.5，Z=11；从动齿轮 M=0.5，Z=38；中心距为12.25。3.3 关键零部件设计图3-2 电机座的零件图这个电机座是支撑电机和两根轴的零件，这个零件的设计、制造影响传动性能。主视图中从左向右看依次为：两个螺纹孔（用来固定电机座侧板，侧板上用来固定电机） 如A-A剖视图的所示的阶梯孔，两边的孔用来安放轴承，和轴承外圈的配合是H7/p5,端面圆跳动和镜像圆跳动分别为0.008，中心距的偏差根据6级精度选取。最边上的圆弧用来支撑电机。下面的螺纹孔用来把电机座这个零件固定在车壳上。上面的圆弧用来安放电池。 轴的设计：如图所示 该阶梯轴从左到右依次配合的零件为E型卡簧、轮子、套筒、齿轮、轴承、E型卡簧。E卡簧实现对轮子的左边的轴向定位，轴套实现对轮子的右边的轴向定位，径向定采用H7/p6的过盈配合；轴套的轴向定位是通过轴肩和轮子右边;齿轮径向固定采用H6/p5的过盈配合；第一个轴承的轴向定位通过套筒和电机座，径向定位采用H6/p5的过盈配合。第二个轴承的轴向定位通过电机座和卡簧，径向定位采用H6/P5过一个配合。3.4 运动分析及轨迹规划运动学分析 要对机器人的运动和动作进行研究,首先要描述其位置和姿态。在这个坐标系内,机器人质心坐标（X,Y）代表机器人的位置,机器人正方向与坐标系X轴的夹角表示机器人的姿态,即机器人的方向角。机器人位姿用（X,Y,）来表示, 足球机器人机械结构由车体和两个驱动轮、两个支撑滚珠组成。支撑滚珠仅在运动失衡时起支撑作用，因此小车的运动模型是建立在两个驱动轮上的。如图3-1所示。设l、r为左右两侧驱动轮的转动角速度，其中，r为两轮的半径，P是小车移动的速度瞬心，C是小车驱动轮轴线上的中点，则C点速度也即小车的线速度为Vc= (r+l) r2，分别投影到基础坐标系上得： 机器人的角速度为：机器人的运动方程：3.4.2 雅克比矩阵 雅克比矩阵定义为它的传动速度与关节速度的线性变换，根据机器人的运动方程可得机机器人广义的雅克比矩阵为：第四章 控制系统设计4.1下位机控制系统总体方案设计 下位机通过接受上位机指令对直流电机进行控制，下位机的硬件采用集成电路板对其进行控制采用ARM公司的STM32F103芯片和外设WiFI、MOS和NMOS集成在一块电路板上，芯片我们采用的是广泛使用的STM32，其特点如下：内核：ARM32位Cortex-M3 CPU，最高工作频率72MHz，1.25DMIPS/MHz。单周期乘法和硬件除法。存储器：片上集成32-512KB的Flash存储器。6-64KB的SRAM存储器。定时器：4个16位定时器，每个定时器有4个IC/OC/PWM或者脉冲计数器。2个16位的6通道高级控制定时器：最多6个通道可用于PWM输出。2个看门狗定时器（独立看门狗和窗口看门狗）。Systick定时器：24位倒计数器。2个16位基本定时器用于驱动DAC。通信接口：2个IIC接口（SMBus/PMBus）。5个USART接口（ISO7816接口，LIN，IrDA兼容，调试控制）。3个SPI接口（18 Mbit/s），两个和IIS复用。CAN接口（2.0B）。USB 2.0全速接口。SDIO口。我们的集成电路板分为上下两层，通过插针将上下两层电路板连接起来。上层为芯片、WIFI模块 ，加速度和角位移传感器，电源接口以及芯片程序下载接口；下层为电机驱动MOS管以及电机接口。4.2 电机选型 电机我们使用的是足球机器人比赛通用的德国生产的Faulhaber电机，该电机最高转速可达8000r/min，下图为我们使用的Faulhabe电机的技术参数：图4.2.1 电机技术参数4.3 驱动电机控制电路设计 电机的控制电路放在了集成在下层电路板上，使用的是IR2104S电机驱动模块组成的H桥电路。图4.3.1 电机驱动模块 图4.3.2 H桥电路 对H桥电路来说，当我们给其对角两端信号为“0”“1”时，直流电机进行正转；为“1”“0”时，电机反转；为“0”“0”时电机为不通电的状态；为“1”“1”时，电机急停。4.4 电源供电电路设计 集成电路板的电源放在上层板上，将12V的电源通过电路板上所有器件及直流电机供电。图4.4.1电源供电电路第五章 软件系统设计5.1软件系统总体方案下位机软件系统的总体设计方案如下：通过WIFI模块实现接受上位机的指令，通过使用PWM波调节两个直流电机的转速，即调节PWM波的占空比调节直流电机的转速。通过对两个直流电机转速的控制实现对小车的轨迹的控制。5.2轨迹规划分析机器人在路径规划中，不管是简单动作还是复杂动作首先必须要避开障碍物的拦截、防守、抢断等，迅速的规划出一条合适路径。在未知的环境中，有位置和速度都不确定的进攻方和防守方小车机器人，也有运动时变的小球，也有静止的边界、禁区障碍物，所以要求机器人能够正确分辨障碍物的种类，采取有效策略进行路径规划，来快速完成任务，如果在足球机器人追及目标或者避障过程中遭遇障碍物的拦截，不能规划出正确的路径，可能影响策略分析和指令发出，导致比赛失败。因此，路径规划不仅检验整个策略的可行性和机器人之间的协同配合性，而且是整个足球机器人系统的关键技术，影响比赛的成败。 球场模型：在球场中，静止的障碍物包括球场边界，规定的球场禁区等；在未知的动态环境中，有时刻在变化运动速度和方向的目标点小球，也有不确定的进攻方和防守方小车，在进轨迹规划时，对其规则参数的设置和是否符合禁区安全范围规则的考虑是必不可少的。 球的运动学模型：根据牛顿定律，物体不受外力的情况下作静止或匀速直线运动，而球体因为摩擦力的存在，所以在惯性作用下状态是匀减速直线运动，公式如下： 其中，Vt、Xt、Yt表示t时刻球的运动状态，Vt-1、Xt-1、Yt-1表示t-1时刻的运动状态，t表示两个时刻的差，t-1是上一刻方向，是加速度系数。 机器人的运动学模型：通过对机器人的速度正解和速度分析，得出机器人的路径是直线或者曲线，那么可以根据小车运动方向和角度等来确定路径曲线的曲率半径R、角速度以及线速度V，以及下个周期的位姿Xt、Yt、t，运动学模型如下式： 其中VM、Vm分别为轮的较大和较小的值，X0、Y0表示小车的当前坐标点，0为方向角，T为周期，表示周期内的偏转角，L表示车长。以上分析了足球机器人系统在路径规划中的技术特点和动作要求，是路径规划成功的保障；最后在足球机器人的比赛环境建模的基础上，分析了球和机器人的运动学和动力学模型。5.4栅格建模法轨迹规划栅格建原理：栅格法将机器人的工作空间解耦为多个简单的区域,一般称为栅格。若某一个栅格范围内不包含任何障碍物,则称此栅格为自由栅格；反之,称为障碍栅格。由这些栅格构成了一个连通图,在这个连通图上搜索一条从起始栅格到目标栅格的路径,该路径均由自由栅格构成,用栅格的序号来表示的。最后把栅格序号转换成机器人空间实际坐标,令机器人按此路径运动。用栅格建模法进行机器人路径规划可以分为三个主要步骤：(1) 模型的建立 首先根据机器人和目标点的位置划定规划区域,然后将该区域用网格表示,每个网格就是一个栅格。栅格的大小是个关键因素,栅格选得小,环境分辨率较大,但抗干扰能力弱,环境信息存储量大,决策速度慢；栅格选得大,抗干扰能力强,环境信息存储量小,决策速度快,但分辨率下降,在密集障碍物环境中发现路径的能力减弱。一般栅格大小的选取和机器人的大小相关。最后对划分好的棚格编序号,栅格序号将代表栅格所在的位置并给每个栅格赋以一定的初值,栅格的值将代表有障碍物的可能性。(2) 障碍物地图的生成模型建好以后,开始检测障碍物的位置,并根据障碍物位置找到对应栅格地图中的序号值,并对对应的栅格值进行修改。我们这里定义不包含障碍物的栅格为自由栅格,包含障碍物的栅格为障碍物栅格。(3)搜索无碰撞最优路径机器人路径规划就是寻找一条从出发点到目标点的连续自由栅格序列。图5-1栅格法进行足球机器人的轨迹规划第六章 装配与调试6.1机器人系统整体装配车壳这个零件加工需要用到五轴的加工中心，加工费用十分高昂，考虑到制造和成本的问题，我们将车壳拆分为三部分，留了坡口以便将来焊接在一起，在装配的过程中找燕大的师傅焊接这个零件的时候，发现自己设计的焊缝不合理，焊接保证不变形的难度很大，所以跑到汽配城那边找更专业的师傅采用氩弧焊才焊接上。解决了车壳的问题，发现了固定电机板的位置不对，查找原因发现其实是电机实际的尺寸，比电机参数表的标注的尺寸长了1mm，解决方案是把安装电机的部分铣削1mm,但是铣工师傅说那块板太薄很难装卡，又去找线切割师傅解决，结果线切割一直都不在。还有最大的问题就是轴和轴上齿轮装配的问题： 1、轴承孔的深度是3mm，轴承的宽度是2.5mm，但是轴承只能进去2点多毫米，使得轴的位置和我设计的位置对不上，2、我设计过盈配合地方，我装不上，也不敢硬砸，3、齿轮的孔扩大了 ，唯一的办法是胶粘 ，但是还得去买面卖能粘金属的胶，有可能粘的位置也保证不了，将来拆的时候也是麻烦 。6.2创新设计点1、前后非对称设计，这样可以是一边的空间最大，设计出更大的凹槽，最大限度的包住小球。2、轴的悬臂布置双轴承支撑方案，这种方案节省空间，还解决了避免安装一个轴承的悬臂结构在弯矩的作用下会产生晃动的问题。3、设计中考虑使传动的结构更加紧凑，三个轴没有采用同一水平线的布置方案，而是采用了三角形的布置方案。6.3系统缺陷与改进我设计的小车最大的缺陷是轴和轴上零件固定和配合问题：1、轴和轴承内圈的配合我设计的事轻微过盈，但是实际安装的时候根本装不上，轴太细也不能砸进去，经过和装配的师傅的询问，了解到这么细的轴应该和轴承采用间隙的配合。2、轴承的齿轮配合也采用轻度的过盈配合，但是没有专业装配工具和手段根本装不进去，在工人师傅的帮助下，稍微扩了一下齿轮的孔径，但是扩大了。第七章 问题分析1、轴承装不到指定位置，轴承孔的加工精度不高，径向圆跳动公差没有保证。因为轴承安装不到指定位置，所以导致轴无法安装固定到指定位置。2、轴承的齿轮配合也采用轻度的过盈配合，但是没有专业装配工具和手段根本装不到指定的位置，在工人师傅的帮助下，稍微扩了一下与电机配合齿轮的孔径，但是扩大了。3、轴和轴承内圈的配合我设计的事轻微过盈，但是实际安装的时候根本装不上，轴太细也不能砸进去，经过和装配的师傅的询问，了解到这么细的轴应该和轴承采用间隙的配合。第八章 市场应用前景分析8.1 市场调查分析OFweek工控网讯：2016-2020年中国机器人产业链深度调研及投资前景预测报告指出，国内机器人产业主要集中在下游的系统集成，上游关键核心零部件技术瓶颈导致国产机器人产品难以与国外产品竞争。控制器、伺服系统、减速器、本体占据了机器人近90%的成本，国产机器人要发展，必须在这些关键零部件上取得突破。近年来，国内零部件企业也尝试突破关键技术。但是，除个别龙头企业，绝大多数机器人企业销量少，难以覆盖核心零部件的研发成本。而且国内的零部件精度、性能和国外产品仍有差距，成本也比国外产品高。国内厂商购买伺服电机及伺服驱动的价格均为国外厂商的两倍左右。从分项成本来看，机械成本国外为5万元左右，国内为6万元左右；减速器国外为2万元左右，国内超过8万元；伺服电机及伺服驱动的价格国外为2万元左右，国内为4万元左右；国内控制器的成本也在国外的两倍左右。机器人产业发展规划（2016-2020年）的目标之一是实现机器人关键零部件的重大突破，具体包括突破高精密减速器、高性能伺服电机和驱动器、高性能控制器、传感器和末端执行器等五大关键零部件。8.2市场背景随着人工成本的快速提高，以机器人替代人工的动力远较以前强烈，其产业前景极为广阔。资本市场的助力，加速了其技术的创新进程，机器人时代正在来临。机器人是典型的机电一体化数字化产品，技术附加值很高，应用范围很广。专家预测，机器人产业是继汽车、计算机之后出现的新的大型高技术产业。据联合国欧洲经济委员会和国际机器人联合会的统计，世界工业机器人市场前景看好，从20世纪下半叶起，一直保持着稳步增长的良好势头。进入90年代，机器人产品发展速度加快，年增长率平均在10左右。2004年增长率达到创记录的20。近5年来，全球机器人产量以每年40%左右的速度增长。预计到今年年底，全球投入使用的服务机器人将达到450万台。根据权威研究机构预计，2012年机器人市场需求至少有800亿美元，市场规模将成长至2500亿美元。8.3市场的行业分析中国已经是全世界最大的机器人市场，去年的销量还是实现了54%的迅猛增长。这一繁荣景象表明整个行业欣欣向荣。根据国际机器人协会的统计，中国明年的工业机器人安装量将位居全球第一。 国外机器人注重通用性，国内机器人注重专用性。国外的机器人厂商主要研发力量在于集中解决工业机器人应用过程中所遇到的共性问题，希望一次生产能适用不同的领域和工况，例如，研发小型轻量化机器人、机器人的力控制技术、高速重载机器人等等。而国内由于在传统的机器人领域很难与国外的大品牌竞争，因此更加看重特殊功能机器人市场，比如说移动机器人、送餐服务机器人，以及喷漆机器人等等。轻量化、小型化、与人协作是趋势。而我们的机器人正是顺应时代要求，具有广泛的市场。但同时又面临着激烈的竞争，所以我们更要抓创新，抓质量，抓服务，以便顺形势而起，又立于不败。项目心得这一个月的努力，最后还是没有拿出满意的实物作品，让我明白设计一件机械产品，需要考虑很多方面的问题，即使是一个小问题没有考虑到或是一时的粗心大意，都会使制造出来的产品达不到设计的要求。车壳这个零件考虑制造成本问题拆成三部分，将来焊接在一起，没有焊接方面的经验，只考虑可以焊接上，没有考虑到如何焊接如何定位的问题，导致坡口的位置选择不是很合理，不好定位，需要工装才能保证焊接不变形。在装配时候发现，电机的位置不对，经过检查，发现电机参数表里面关于电机参数的标注比电机实际的尺寸要小1mm，因为当初图省事，没有实际测量电机的尺寸，导致装配的时候发现了问题。对装配方面的知识和经验都十分匮乏，设计的时候缺乏这方面的考虑，只知道过盈可以实现径向固定，却不知道这么小的轴如何实现过盈的装配。参考文献：1 叶聪红 两轮驱动小车系统的设计实现及其轨迹规划2 段俊花 足球机器人系统路径规划研究3 熊有伦.机器人技术基础,华中科技大学出版社,19954 李炳德 足球机器人动静态路径规划算法研究5 陈志旺.STM32嵌入式微控制器快速上手，电子工业出版社，2012附录一1电气原理图附录二1成本分析名称单价件数总价直流电机130022600机械加工190011900轴承2816电池25125电控板2001200合计4741附录三1详细程序#include MotoDrive.hvoid Timer3Init(void) TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure; RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE); /Tim3时钟使能。 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 1023; TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0; TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM_TimeBaseStructure); TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0; TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure); TIM_OC4Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure); TIM_CtrlPWMOutputs(TIM3,ENABLE);void Timer4Init(void) TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure; RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4,ENABLE); /Tim4时钟使能 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 1023; TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0; TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; TIM_TimeBaseInit(TIM4,&TIM_TimeBaseStructure); TIM_Cmd(TIM4, ENABLE); TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0; TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; TIM_OC2Init(TIM4, &TIM_OCInitStructure); TIM_OC4Init(TIM4, &TIM_OCInitStructure); TIM_CtrlPWMOutputs(TIM4,ENABLE);void Timer2Init(void) TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; /定义TIM结构类型 RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); /TIM2时钟使能 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 1636; /TIMx重装值44khz/ TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 3272; /TIM重装值22khz TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0; /TIMx预分频 TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure); /TIMx初始化 TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update,ENABLE); /TIMx的UpDate中断使能 TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); /TIMxvoid Timer2NVIC(void) NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; /定义NVIC的结构类型 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update); /先清一下中断 NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); /中断配置void TIM2_IRQHandler(void) if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) != RESET) TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update); TIM_SetCounter(TIM2,0); /=以上是定时器的初始化=/* * 函数功能：电机I/O初始化 * 入口参数：无 * 返回值：无 * 函数说明：无 */static void MotoIOInit(void) GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6; /PA6 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; /输出模式为推挽 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; /输出频率 GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); /配置GPIO时钟 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0| GPIO_Pin_6| GPIO_Pi