四足爬行机器人设计

摘要本次课程设计是紧接着我们本学期所学课程的三级项目开展的，题目是面向任务应用的智能机器人系统的设计与制作，在此前的三级项目中，我们组起初设想做一个六足机器人，后来又将方案修改成制作一个四足机器人，然后在原有底板上再外接一块底板，上面再装上两足，从而由四足变成六足。初期有了方案之后，我们结合三维模型大致列出了目前所需的元器件，通过拆解实验室现有的一些零部件的方式获得了大部分，一些特殊的元器件就通过网络购买。之后我们照着三维图初步搭接了机械结构，设想机器人的行走方式。在有了舵机控制板之后，我们随后搭接了控制电路，即通过舵机控制板来调控每个舵机的旋转角度，使得四条腿能够摆动不一样的角度，这样就可以使机器人具有多个动作，把几个零散的状态连接起来成为动作组可以连续运动，经过反复调试，我们最终调试出了前进和左转的动作，并且，在此过程中，我们发现原先的三维模型设计过程中对腿部结构有一些问题导致无法行走，故对其进行了修改。之后我们进行了串口编程和对超声波模块的编程，中间遇到了不少问题，经过与老师和同学们的探讨交流，我们也得以完成，并且后来我们也实现了利用STM-32单片机控制舵机完成步态控制，代替了之前较简单的舵机控制板控制。由于前期在电控方面投入比较大的精力，所以把二维图放在了后面来进行，经过反复修改，我们完成了零件图和总装配图的绘制。关键词：智能机器人，四足，单片机，串口编程，步态控制目录摘要.4第一章 设计综述.71.1 智能机器人系统国内外发展现状.71.2 智能机器人系统设计任务概述.81.3 课程设计主要内容.8第二章 方案设计.92.1机械结构方案设计.92.2驱动方案选择.92.3 传感器的选择.10 2.3.1 蓝牙模块.10 2.3.2 超声波传感器.102.4 结构的合理性及参数的合理性.13第三章 机械系统设计.143.1 机械系统总体方案.143.2 关键尺寸设计.143.3 关键零部件结构设计.153.4 驱动关节运动轨迹规划.18第四章 控制系统设计.194.1 控制系统总体方案.194.2 运动控制器选型.194.3 驱动电机控制电路设计.234.4 传感检测外围电路设计.244.5 电源供电电路设计.24第五章 软件系统设计.255.1 软件系统总体方案.255.2位姿控制方案与流程.265.3 速度控制方案与流程.265.4 轨迹控制方案与流程.26第六章 装配与调试.276.1 机器人系统整体装配.276.2系统调试流程与状况.296.3 设计创新点.296.4 系统缺陷与改进.29第七章 市场应用前景分析.30 7.1 市场调查分析.30 7.1.1 市场调研报告.30 7.1.2 市场背景.30 7.2 目标市场的确定及市场实施.30 7.3 前景分析.30项目心得.32参考文献.33附录一 系统数学建模与轨迹规划.34附录二 成本分析.36附录三 程序源代码.37第一章 设计综述1.1 智能机器人系统国内外发展现状智能机器人是第三代机器人，这种机器人带有多种传感器,能够将多种传感器得到的信息进行融合，能够有效的适应变化的环境，具有很强的自适应能力、学习能力和自治功能。目前研制中的智能机器人智能水平并不高，只能说是智能机器人的初级阶段。智能机器人研究中当前的核心问题有两方面：一方面是，提高智能机器人的自主性，这是就智能机器人与人的关系而言，即希望智能机器人进一步独立于人，具有更为友善的人机界面。从长远来说，希望操作人员只要给出要完成的任务，而机器能自动形成完成该任务的步骤，并自动完成它。另一方面是，提高智能机器人的适应性，提高智能机器人适应环境变化的能力，这是就智能机器人与环境的关系而言，希望加强它们之间的交互关系。智能机器人涉及到许多关键技术，这些技术关系到智能机器人的智能性的高低。这些关键技术主要有以下几个方面：多传感信息耦合技术，多传感器信息融合就是指综合来自多个传感器的感知数据,以产生更可靠、更准确或更全面的信息，经过融合的多传感器系统能够更加完善、精确地反映检测对象的特性,消除信息的不确定性,提高信息的可靠性；导航和定位技术，在自主移动机器人导航中，无论是局部实时避障还是全局规划，都需要精确知道机器人或障碍物的当前状态及位置，以完成导航、避障及路径规划等任务；路径规划技术，最优路径规划就是依据某个或某些优化准则，在机器人工作空间中找到一条从起始状态到目标状态、可以避开障碍物的最优路径；机器人视觉技术，机器人视觉系统的工作包括图像的获取、图像的处理和分析、输出和显示,核心任务是特征提取、图像分割和图像辨识；智能控制技术，智能控制方法提高了机器人的速度及精度；人机接口技术，人机接口技术是研究如何使人方便自然地与计算机交流。在各国的智能机器人发展中，美国的智能机器人技术在国际上一直处于领先地位，其技术全面、先进，适应性也很强，性能可靠、功能全面、精确度高，其视觉、触觉等人工智能技术已在航天、汽车工业中广泛应用。日本由于一系列扶植政策，各类机器人包括智能机器人的发展迅速。欧洲各国在智能机器人的研究和应用方面在世界上处于公认的领先地位。中国起步较晚，而后进入了大力发展的时期，以期以机器人为媒介物推动整个制造业的改变，推动整个高技术产业的壮大。1.2 智能机器人系统设计任务概述设计一款四足机器人，可以实现仿生行走、自主避障、可以检测到一定信号并作出特定反应的智能机器人。利用舵机作为模拟关节，使其每一足都可以模拟爬行动物在走路的状态，达到在崎岖路面可进行平稳行走的目的。通过增加足的数量可以提高机器人的负重能力和对路面的适应能力，达到适应多种路面的目的。1.3 课程设计主要内容利用舵机作为模拟关节，使其每一足都可以模拟人在走路的状态，达到在崎岖路面可进行平稳行走的目的。1.利用机身放置的传感器可以进行障碍物的识别及其绕行。2.具有一定的负重能力并且其负重能力可由足数进行调节。3.机器人身体上放置传感器，可以检测到一定信号并作出特定反应。第2章 方案设计2.1 机械结构方案设计多功能支架用来放置舵机，每条腿上有三个舵机，由一字支架连接多功能支架，由长U支架作足部，整条腿用L支架固定在亚克力板上。具体三维建模见第三章，实物搭接及电路设计见第六章。支架的材料为2mm硬铝板，项目中所用的支架为银白色，其表面处理方式为喷砂氧化。2.2 驱动方案选择MG995舵机电机参数： 空心杯电机； 金属齿轮结构； 双滚珠轴承； 连接线长度30厘米； 技术参数: 尺寸：40mmX20mmX36.5mm 重量：62g 技术参数：无负载速度0.17秒/60度(4.8V) 0.13秒/60度(6.0V) 扭矩：13KG 使用温度:-30+60摄氏度 死区设定:4微秒 工作电压:3.0V-7.2V图2-1 MG995数字舵机2.3 传感器的选择2.3.1 蓝牙模块HC-06无线串口蓝牙模块 尺寸 外形40mm*20mm*10mm（长、宽、高【高度加上排针高度】）简介:可以直接连接各种TTL电平带串口MCU直接连接，设置参数可以用MCU或者USB转串口，或者增加MAX232转换电路后的电脑串口。应用于Arduino手机无线遥控小车、机器人遥控智能家居物联网电器遥控、工业产品控制器遥控等。参数:传输距离：10米工作频率：2.4G工作电压：5V2.3.2 超声波传感器HC-SR04超声波测距模块主要技术参数：1. 使用电压：DC5V2. 静态电流：小于2mA3：感应角度：20度左右4：探测距离：2cm-450cm5:高精度：可达3mm6: 接线方式，VCC、trig（控制端）、 echo（接收端）、 GND地线工作原理：(1)采用IO触发测距，给至少10us的高电平信号;(2)模块自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有信号返回；(3)有信号返回，通过IO输出一高电平，高电平持续的时间就是 超声波从发射到返回的时间测试距离=(高电平时间*声速(340M/S)/2;图2-2 超声波模块2.3.3 红外传感器红外传感系统是用红外线为介质的测量系统，按照功能可分成五类， 按探测机理可分成为光子探测器和热探测器。 红外传感技术已经在现代科技、国防和工农业等领域获得了广泛的应用.红外线技术在测速系统中已经得到了广泛应用，许多产品已运用红外线技术能够实现车辆测速、探测等研究。红外线应用速度测量领域时，最难克服的是受强太阳光等多种含有红外线的光源干扰。外界光源的干扰成为红外线应用于野外的瓶颈。针对此问题，这里提出一种红外线测速传感器设计方案，该设计方案能够为多点测量即时速度和阶段加速度提供技术支持，可应用于公路测速和生产线下料的速度称量等工业生产中需要测量速度的环节。红外线对射管的驱动分为电平型和脉冲型两种驱动方式。由红外线对射管阵列组成分离型光电传感器。该传感器的创新点在于能够抵抗外界的强光干扰。太阳光中含有对红外线接收管产生干扰的红外线，该光线能够将红外线接收二极管导通，使系统产生误判，甚至导致整个系统瘫痪。本传感器的优点在于能够设置多点采集，对射管阵列的间距和阵列数量可根据需求选取。红外技术已经众所周知，这项技术在现代科技、国防科技和工农业科技等领域得到了广泛的应用。红外传感系统是用红外线为介质的测量系统，按照功能能够分成五类：（1）辐射计，用于辐射和光谱测量；（2）搜索和跟踪系统，用于搜索和跟踪红外目标，确定其空间位置并对它的运动进行跟踪；（3）热成像系统，可产生整个目标红外辐射的分布图像；（4）红外测距和通信系统；（5）混合系统，是指以上各类系统中的两个或者多个的组合。红外传感器根据探测机理可分成为：光子探测器（基于光电效应）和热探测器（基于热效应）。用途：1、电度表脉冲数据采样2、传真机碎纸机纸张检测3、障碍检测4、黑白线检测模块特色：1、采用TCRT5000红外反射传感器2、检测距离：1mm8mm适用，焦点距离为2.5mm3、比较器输出，信号干净，波形好，驱动能力强，超过15mA。4、配多圈可调精密电位器调节灵敏度5、工作电压3.3V-5V6、输出形式 ：数字开关量输出（0和1）7、设有固定螺栓孔，方便安装8、小板PCB尺寸：3.2cm x 1.4cm9、使用宽电压LM393比较器模块功能介绍： TCRT5000传感器的红外发射二极管不断发射红外线，当发射出的红外线没有被反射回来或被反射回来但强度不够大时，光敏三极管一直处于关断状态，此时模块的输出端为低电平，指示二极管一直处于熄灭状态；被检测物体出现在检测范围内时，红外线被反射回来且强度足够大，光敏三极管饱和，此时模块的输出端为高电平，指示二极管被点亮。图2-3 红外传感器模块2.4 结构的合理性及参数的合理性1、 该机器人为12自由度，共四足，其初始位置为高度对称，保证四足机器人在抬起某一条腿时机器人仍然有三条腿在支撑，保证其机构的稳定性。2、 机器人的连接部位均为螺栓连接，可以保证其拆卸的便捷性。3、 机器人所采用的舵机为节约成本均采用MG995单轴舵机，利用多功能支架以及轴承达到模仿双轴舵机的目的。因其腿部受力较小，故单轴舵机力矩经计算完全达到要求。4、 经过使用作图法作出四杆机构的尺寸与轨迹曲线之后，得到前后腿机构的运动特性。使用的对角线一直原则，经过作图法计算，可以完全证明此次设计左前腿与右后腿轨迹完全一致，左后腿与右前腿轨迹完全一致，能够达到迈步要求。第3章 机械系统设计3.1 机械系统总体方案图3-1 四足机器人机械部分三维模型3.2 关键尺寸设计1、 机器人两腿之间的宽度应大于一块面包板的宽度，以便于放置舵机控制板、stm32单片机、降压模块等电路元件。两腿间宽度确定为140cm。2、 机器人两腿之间的长度应不小于其腿部长度，以保证两腿之间不会发生干涉，其两腿间距离确定为180cm。3、 为保证底板与舵机支架的连接，底板上打孔应与L型支架孔公差控制在0.3mm以内。孔位置应保证舵机支架完全位于底盘上。3.3 关键零部件结构设计图3-2 底板图3-3 长U支架图3-4 舵机支架 图3-5 舵盘 图3-6 一字支架图3-7 L型支架图3-8 整体装配图3.4 驱动关节运动轨迹规划见附录一第4章 控制系统设计4.1 控制系统总体方案我们通过单片机来控制每条腿上的舵机，超声波模块及串口，使其可以完成前进，检测并绕过障碍的功能。机身上添加的红外模块可以使机器人检测到白纸后作出特定的应答动作。4.2 运动控制器选型4.2.1 STM-32单片机本次项目选用实验室提供的STM-32单片机。STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核。其中STM32F1系列有：STM32F103“增强型”系列STM32F101“基本型”系列STM32F105、STM32F107“互联型”系列增强型系列时钟频率达到72MHz，是同类产品中性能最高的产品；基本型时钟频率为36MHz，以16位产品的价格得到比16位产品大幅提升的性能，是32位产品用户的最佳选择。两个系列都内置32K到128K的闪存，不同的是SRAM的最大容量和外设接口的组合。时钟频率72MHz时，从闪存执行代码，STM32功耗36mA，是32位市场上功耗最低的产品，相当于0.5mA/MHz。STM32型号的说明：以STM32F103RBT6这个型号的芯片为例，该型号的组成为7个部分，其命名规则如下：1STM32STM32代表ARM Cortex-M内核的32位微控制器2FF代表芯片子系列3103103代表增强型系列4RR这一项代表引脚数，其中T代表36脚，C代表48脚，R代表64脚，V代表100脚，Z代表144脚，I代表176脚5BB这一项代表内嵌Flash容量，其中6代表32K字节Flash，8代表64K字节Flash，B代表128K字节Flash，C代表256K字节Flash，D代表384K字节Flash，E代表512K字节Flash，G代表1M字节Flash6TT这一项代表封装，其中H代表BGA封装，T代表LQFP封装，U代表VFQFPN封装766这一项代表工作温度范围，其中6代表-4085，7代表-40105项目中使用的单片机具体型号为STM32F103，芯片集成定时器，CAN，ADC，SPI，I2C，USB，UART，等多种功能，下面分几部分具体介绍:1.内核-ARM 32位的Cortex-M3-最高72MHz工作频率，在存储器的0等待周期访问时可达1.25DMips/MHZ（DhrystONe2.1）-单周期乘法和硬件除法2.存储器-从32K到512K字节的闪存程序存储器（STM32F103XXXX中的第二个X表示FLASH容量，其中：“4”=16K，“6”=32K，“8”=64K，B=128K，C=256K，D=384K，E=512K）-最大64K字节的SRAM3.电源管理-2.0-3.6V供电和I/O引脚-上电/断电复位（POR/PDR）、可编程电压监测器（PVD）-4-16MHZ晶振振荡器-内嵌经出厂调教的8MHz的RC振荡器-内嵌带校准的40KHz的RC振荡器-产生CPU时钟的PLL-带校准的32KHz的RC振荡器4.低功耗-睡眠、停机和待机模式-Vbat为RTC和后备寄存器供电5.模数转换器-2个12位模数转换器，1us转换时间（多达16个输入通道）-转换范围：0至3.6V-双采样和保持功能-温度传感器6.DMA-2个DMA控制器，共12个DMA通道：DMA1有7个通道，DMA2有5个通道-支持的外设：定时器、ADC、SPI、USB、IIC和UART-多达112个快速I/O端口(仅Z系列有超过100个引脚)-26/37/51/80/112个I/O口，所有I/O口一块映像到16个外部中断；几乎所有的端口均可容忍5V信号7.调试模式-串行单线调试（SWD)和JTAG接口-多达8个定时器-3个16位定时器，每个定时器有多达4个用于输入捕获/输出比较/PWM或脉冲计数的通道和增量编码器输入-1个16位带死区控制和紧急刹车，用于电机控制的PWM高级控制定时器-2个看门狗定时器（独立的和窗口型的）-系统时间定时器：24位自减型计数器-多达9个通信接口：2个I2C接口(支持SMBus/PMBus)3个USART接口（支持ISO7816接口，LIN，IrDA接口和调制解调控制）2个SPI接口(18M位/秒）CAN接口（2.0B主动）USB 2.0全速接口8.计算单元CRC计算单元，96位的新批唯一代码9.封装ECOPACK封装4.2.2 24路舵机专用控制板24路专用舵机控制板是一套最具性价比的伺服电机控制器。可以同时控制多达16个伺服电机协调动作，具有位置控制以及速度控制，既可以用PC机上的软件来控制，也可以 通过MCU（51、AVR、ARM、FPGA、PIC等）中的UART通讯（TTL电平的串口）发命令来控制舵机，也可以将PC机上的软件产生的指令代码 下载到伺服电机控制器，实现脱机运作。 通过PC机操作上位机软件给控制器传递控制指令信号，即可实现多路伺服电机单独控制或同时控制。也可以用带串口的微处理器作为上位机组合使用，控制指令精 简，控制转角精度高，波特率可以实时更改，体积小，重量轻，其可作为类人型机器人、仿生机器人、多自由度机械手的主控制器。本产品最大的优势是：独立自主研发、可以同时控制16路伺服电机、精度很高（1us）、可以控制伺服电机的旋转速度已达到多路伺服电机能够同步运作、采用 美国原装进口的32位CPU，内部集成USB通讯接口，采用美国原装进口的AT24C512 SOP8作为EEPROM（Flash）来保持动作组数据，稳定性极高、16路伺服电机独立插针设计（不会产生拥挤的现象）产品参数1.控制芯片供电范围：6.5V12V或者4.5V5.5V。（为什么会有两个范围？因为有两个输入端）（USB可以给舵机控制板的芯片供电，自动选择，带USB反向保护，可以保护你的电脑不被反向USB电压烧坏）2.舵机部分供电范围：DC直流（电压与舵机的参数有关，一般使用5V DC）。3.控制通道：同时控制16路。（舵机速度精确可调，机器人动作流畅自如）4.通讯输入：USB或者串口（TTL、USART）。（可以使用无线蓝牙模块或者其他无线模块对舵机控制器进行无线控制）5.信号输出：PWM（精度1us）。6.伺服电机驱动分辨率：1us , 0.09度。7.波特率范围：9600 19200 38400 57600 115200 128000。（完全自动识别，无需设置）8.支持的伺服电机： Futaba or Hitec 以及国产品牌如辉盛等，秒杀一切使用PWM信号控制的舵机。9.PCB尺寸:51mm43.5mm1.6mm（安装孔间距：42*35.5mm）。10.控制方式：USB 和串口（TTL）接受命令方式。（附送USB数据线和上位机控制软件,软件可以随时升级）11.flash：板载512K ROM。（如果每条命令都是同时控制32个舵机的话，可以保存500多条指令，如果命令很短，保存数千条不是问题）图4-1 24路舵机专用控制板4.3 驱动电机控制电路设计图4-2 主电路设计图主电路采用stm32作为主控板，发送信号到舵机控制板，控制舵机舵机动作到达模拟位姿要求。其中降压模块将电源模块的电压降到6v,为舵机供能。另外一块降压模块将电压降到5v，为主控板stm32供能。4.4 传感检测外围电路设计图4-3 外围电路设计图4.5 电源供电电路设计采用电压为11.4v的航模专用电池为整个装置供电，采用两块降压模块分别为舵机和stm32供电。第5章 软件系统设计5.1 软件系统总体方案图5-1 程序流程图5.2 位姿控制方案与流程机器人位姿由舵机专用控制板调节舵机位置，进而控制机器人位姿。5.3 速度控制方案与流程机器人行走的速度控制主要利用舵机控制板对舵机的速度控制，可通过调节时间参数直接调节舵机速度，到达对四足机器人行走速度的控制。5.4 轨迹控制方案与流程图5-2 四足机器人步态控制轨迹轨迹步态为仿生蜥蜴爬行方法。 第6章 装配与调试6.1 机器人系统整体装配机器人的整体装配基本没有问题。遇到的最大问题是部分位置扳手空间不够，导致每次拆卸花费时间较多，而且比较困难。图5-1 三维建模机械部分图图5-2 三维建模机械部分图图5-3 实物搭接图6.2 系统调试流程与状况机器人基本可以实现行走、转向、避障的功能，可以对特定信号作出相对的反应。但是由于脚部摩擦力不够，机器人行走速度较慢，而且由于装配情况与地面的摩擦力情况不同，其直线度不易保证。6.3 设计创新点 机器人本身装有红外传感器，在检测到白纸的时候，机器人可以做俯卧撑，侧压腿，舞动身体等动作。6.4 系统缺陷与改进一、设计时未考虑部分位置的扳手空间，稍有错误就需要重新拆装。改进方法为将L型支架换成普通的短U支架，便于拆装。二、程序运行时会首先检测超声波程序是否运行，以至于机器人一直处于转向状态。改进方法为改变超声波程序检测初值，使其运行直线程序后在转向。第七章 市场应用前景分析7.1 市场调查分析7.1.1 市场调研报告市面上出现了很多类型的四足机器人，有玩具方向的，有一些实用方向的，在信息时代，电子商务如此发达的今天，我们有理由认为，电商的销量可以很大程度反映商品的市场大小，我们查询了国内知名电商的六足机器人销售情况，但种类和总体销量反映并不好。7.1.2 市场背景在自然界和人类社会中存在一些人类无法到达的地方和可能危及人类生命的特殊场合。如行星表面、灾难发生矿井、防灾救援和反恐斗争等，对这些危险环境进行不断地探索和研究，寻求一条解决问题的可行途径成为科学技术发展和人类社会进步的需要。地形不规则和崎岖不平是这些环境的共同特点。从而使轮式机器人和履带式机器人的应用受到限制。以往的研究表明轮式移动方式在相对平坦的地形上行驶时，具有相当的优势运动速度迅速、平稳，结构和控制也较简单，但在不平地面上行驶时，能耗将大大增加，而在松软地面或严重崎岖不平的地形上，车轮的作用也将严重丧失移动效率大大降低。为了改善轮子对松软地面和不平地面的适应能力，履带式移动方式应运而生但履带式机器人在不平地面上的机动性仍然很差行驶时机身晃动严重。与轮式、履带式移动机器人相比在崎岖不平的路面步行机器人具有独特优越性能在这种背景下多足步行机器人的研究蓬勃发展起来。而仿生步行机器人的出现更加显示出步行机器人的优势。7.2 目标市场的确定及市场实施大体上可以确定为几个方向： 实施方法： 1.玩具类 1.简单功能的实现，多以拼接式出现 2.救援抢险类 2.考虑强度以及其他实用功能 3.科学研究用 3.和研究所合作开发 4生活实用型 4.可做搬运用或拓展其他功能7.3 前景分析由于之前出现的四足机器人销量反映并不好，在前期可能会比较艰难，但同时也体现出它还有很大的发展空间和市场潜力，在商品同质化严重的今天，只要我们能够完善技术指标，保持差异性，我们有理由相信我们可以在市场中占有一席之地。项目心得经过几周的课程设计，我们基本完成了任务要求，从无到有制作出了一个智能机器人系统。整个过程从一个想法开始，逐渐完善后有了初步方案，利用制图软件建立三维模型，自己动手在实验室提供的几个箱子的零件里找，或者拆，再根据模型自己搭接装配得到机械结构，提高我们的动手能力，也让我们体会到在实际的设计制造过程中一个完整的机械系统是如何形成的。在控制机器人的过程中，我们遇到了不少麻烦，但是通过与同学和老师的交流与探讨，查阅书籍和互联网资料，我们最终还是实现了基本功能，也让我们知道，几个人的能力毕竟有限，在实际生产制造过程中，我们应该具有团队意识，多和他人交流，善于利用现有的资源拓展自己的知识面。这次的项目对即将走出校门面对社会的我们更是意义重大，也给我们提了个醒，纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行，机械是一门实践科学，断不可只注重理论，纸上谈兵万万不可，我们应该亲力亲为，在实践中不断学习新的东西，并且要迎难而上，不能放弃，才可能解决困难。参考文献1 李林功,吴飞青,王兵,丁晓. 单片机原理与应用 机械工艺出版社，北京 2007,82 王长胤,文军. 单片单板机原理及应用M .武汉:武汉大学出版社,19933 黄真. 并联机器人及其机构学理论.燕山大学报，1998，22（1）：13174郑浩峻，张秀丽，李铁民，段广洪.基于CPG 原理的机器人运动控制方法J.高技术通讯，2003，13（7）附录一 系统数学建模与轨迹规划连杆参数 连杆序号 i i-1 i-1 di i 1 0 0 0 1(0) 2 0 90 0 2(0) 3 96 0 0 3(0) 4 0 0 82 0齐次变换矩阵 附录二 成本分析元件名称单价/元数量/个总价/元舵机11.3/2512135.6/300多功能支架5.51266短U支架3.5828长U支架5420一字支架3.5414L型支架3.2825.624路舵机控制板86.8186.8轴承3.21238.4蓝牙模块17.3117.3红外模块2.525超声波模块3.613.6电池50150大降压模块14114降压模块14114TOTAL468.3/632.7（该成本为单件购买价钱，未考虑批量生产时可以获得的优惠）附录三 程序源代码主程序：#include chaoshengbo.h#include usart.h#include timer.h#include delay.h#include drive.h#include stm32f10x_it.h#include led.h#include hongwai.hextern volatile float UltrasonicWave_Distance;void UltrasonicWave_Configuration(void) GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;/GPIO端口配置初始化EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;/外部中断事件控制器 NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;/嵌套向量中断控制器GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable , ENABLE);/关闭jtag RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC|RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = TRIG_PIN; /PC8接TRIG GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; /设为推挽输出模式 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(TRIG_PORT, &GPIO_InitStructure); /初始化外设GPIO GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = ECHO_PIN; /PC7接ECH0 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD; /设为输入 GPIO_Init(ECHO_PORT,&GPIO_InitStructure); /初始化GPIOA /GPIOC.7 中断线以及中断初始化配置 GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOC,GPIO_PinSource7); EXTI_InitStructure.EXTI_Line=EXTI_Line7;/外部中断线路选择 EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;/被使能线路的模式选择，有事件请求和中断请求，这里是中断请求 EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising;/设置被使能线路的出发边线，这里选择的是上升沿触发 EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;/定义选中线路的新状态 EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);/根据EXTI_InitStruct中指定的参数初始化外设EXTI寄存器 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI9_5_IRQn;/使能按键所在的外部中断通道;NVIC_IRQChannel用以使能或失能指定的IRQ通道，这里是外部中断线9_5中断 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;/抢占优先级2 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;/子优先级2 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;/使能外部中断通道 NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); /根据NVIC_InitStruct中指定的参数初始化外设NV