机器人课程设计报告范例

* *学校机器人课程设计名字医院电子信息工程系第10类电气3姓名谢世强学号指导教师颂歌目录第一章简介11.1课程设计任务背景11.2课程设计要求1第二章硬件设计22.1结构设计22.2马达驱动32.3传感器42.3.1光强度传感器42.3.2光强传感器原理52.4硬件实施5第三章软件设计73.1步态设计73.1.1步态分析：73.1.2程序逻辑图：83.2 NorthStar设计的程序8第四章摘要10第五章参考文献11第一章简介1.1课程设计任务背景机器人由机器部件、感应部件、控制部三部分组成。这三部分是驱动系统、机械结构系统、体监视系统、机器人环境交互系统、人类交互系统、控制系统六个子系统，现在机器人在汽车制造等产业自动化领域，广泛应用于远程合作机器人、微纳米机器人、短兵机器人、运载火箭机器人等军事领域。小型调查机器人(也是无人机)、美国大狗等多用途负荷机器人、研究勘探领域、水下探测机器人、地震遗迹等的搜索机器人、煤矿利用机器人。可以总结为，当今机器人开发的特点是水平和应用面越来越广。从95%的行业应用程序扩展到更多领域的非行业应用程序。手术、摘水果、修剪、隧道、调查、拆解、宇宙机器人、潜艇机器人等。机器人可以无限制的应用，可以随心所欲地创造；纵向越来越多的机器人种类越来越多，成为了像进入人体的小型机器人一样，可以像米粒大小一样变小的新方向；机器人会增强智能，机器人会变得更聪明1.2课程设计要求设计了可以模仿轮子、脚、模型、人或其他生物的机器人系统，但是机器人应该具有的基本功能是灵活的，能够检测光线、切换方向和跟踪光线。此外，还必须有照明、按钮启动、红外接近停止等可选附加功能。具体要求如下：1、根据功能要求进行机械配置设计，用培训工具包构建实物。2、基于培训工具包选择满足功能要求的传感器；3、设计追逐策略和运动步态；4、使用NorthStar设计完整的机器人跟踪程序。5、调试6、方案设计、硬件构建过程(包括照片)、控制算法过程、编程、调试结果、经验等。第二章硬件设计机器人的硬件主要包括仪表板、马达和传感器。我们需要构建的系统不是自动引向均衡的机器人。所有的赛格威系统都根据以下选择和控制的系统要求，给我们参考。2.1结构设计1) MultiFLEX2-AVR控制器，1个，2)多功能调试器和线路，集1；3)光强度传感器，2；4)伺服，8；5)连接器，部分。伺服：图2.1伺服系统控制器：图2.2控制器2.2马达驱动驱动系统是为机械结构系统提供动力的装置。功率源不同，驱动系统工作方式不同。驱动系统主要以四种方式驱动：液压、气动、电气和机械式。电源驱动器是目前最常用的驱动器之一，其特点是电源使用方便、响应快、驱动力大、信号检测、传递、处理简单、多种灵活的控制方法，驱动电动机一般使用步进电动机或伺服电动机，目前还有直接驱动电动机，但成本高，控制也复杂。马达也称为马达(通常称为马达)，在电路中用字母m(旧标准为d)表示。其主要作用是利用电力或各种机器的动力源产生驱动扭矩。电动机可根据结构和工作原理分为直流电动机、异步电动机和同步电动机。同步电动机也可以分为永磁同步电动机、磁阻同步电动机和滞环动态分散电动机。感应电动机可分为感应电动机和交流换向器电动机。直流电动机可以根据结构和工作原理分为无刷直流电动机和无刷直流电动机。伺服是遥控器模型控制动作的动力源，其他类型的遥控器模型所需的伺服种类也不同。舵装置由外壳、电路板、不带芯的电动机、齿轮和位置传感器组成。接收器向伺服发送信号，通过电路板判断旋转方向，驱动无芯电动机开始旋转，通过减速齿轮向摆动臂传递力，通过位置传感器返回信号，判断是否定位。位置探测器实际上是可变电阻，当伺服旋转时，电阻值会发生变化以检测旋转角度。一般伺服电动机将细铜线缠绕在三极转子上，当电流通过线圈时，产生磁场，产生转子周围的磁铁和排斥作用，产生旋转的作用力。伺服电动机，也称为执行电动机，用作将自动控制系统接收的电信号转换为电动机轴上的角度位移或角速度输出的执行元件。直流和交流伺服电动机的两大类别是：信号电压为零时没有旋转现象，速度随着转矩的增加而以恒定速度下降，伺服电动机内部的旋转是永久磁铁，驱动控制的三相电流形成电磁场，旋转是在此磁场的作用下旋转的，同时，马达内置的编码器反馈信号被传送到驱动器，驱动器通过比较反馈值和目标值调整转子的旋转角度。伺服电动机的精度由编码器的精度(线数)决定。2.3传感器传感器是自动化系统和机器人技术的关键组成部分，由系统的一种结构构成，其重要性越来越大。传感器技术综合了多方面的知识，近年来尤为突出。人类有五种感官(视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉)。机器人必须通过传感器获取这些感官信息。现在机器人只有视觉、听觉、触觉，这些感觉是通过相应的传感器获得的。机器人传感器可以根据检测对象分为内部传感器和外部传感器。A.内部传感器：用于检测机器人自身状态(如手臂间角度)的传感器。大部分是检测位置和角度的传感器。B.外部传感器：用于检测机器人在哪里(例如，某物有多远等)及其状态(例如，抓住的物体是否滑动)的传感器。具体地说，有物体识别传感器、物体检测传感器、接近传感器、距离传感器、力传感器、听觉传感器等。2.3.1光强度传感器光强度传感器是检测、显示和处理光强度的测量设备。可以进行各种光学实验，例如比较亮度和距离的关系。研究光的干涉、衍射和偏振。测量来自其他光源的光的相对强度。研究不同光源的明、暗变化等。多用于生物学，化学实验。光强度传感器对可见光波长的亮度非常敏感，其核心组件是图2.3所示的光电阻的输出信号是与光强度相关的模拟信号，光强度传感器对可见光波长的亮度非常敏感，其核心组件是光电阻，光强度传感器的形状如图2.3所示。图2.3光强度传感器，即可从workspace页面中移除物件。光传感器是利用感光元件将光信号转换为电信号的传感器，其敏感波长位于包括红外波长和紫外线波长在内的可见光波长附近。光传感器不限于对光的检测，可以将其他传感器配置为检测大量非电量的检测组件，只要将其转换为光信号的变化即可。光传感器是目前生产最多、应用最广泛的传感器之一，在自动控制和非电气测量技术中占有非常重要的地位。最简单的感光传感器是光子耦合时产生电流的感光电阻。2.3.2光强传感器原理利用光敏元件，可以利用光信号的特性，在柴油机燃烧室的火灾燃烧时，将火焰光辐射信号转换为电信号，反映柴油机的燃烧。下面的图2.4是光强度传感器的示意图。图2.4强传感器的原理图光强传感器应用在农业生产、气象环境保护等工作中，明度是环境监测中的重要参数。特别是在温室里，光照强度对作物起着决定性的作用。因此，光度传感器应用于室内照度测量、光源强度和距离关系的研究。2.4硬件实施1、底盘和方向舵机架安装、安装转向齿轮时，两端不完全对称，需要装配伺服以确保车轮对称分布的实际情况。2、安装舵机，用螺丝将舵机固定在方向舵机架上。3、安装橡胶轮，用LZ4接头安装车轮，并用螺钉固定。4、修改ID号，卸下多功能调试器和电源，连接左前轮伺服。查看端口号并打开串行端口后，右键单击“我的电脑”点，选择“管理”，选择“设备管理器”，然后选择“端口COM和LPT”，将显示端口号USB串行端口(com15、装配操纵器。这里组装的是三自由度操纵器：手掌、手腕、手肘等。6、将感光传感器、红外接近传感器、控制器和指示灯安装在顶部。7、布线、光敏传感器IO10到IO10、红外接近传感器和IO9、LED指示灯分别连接到IO0到IO3。连接车轮上的四个伺服，每两个。连接许多功能调节器、控制器和PC，将直流电源连接到控制器，完成的轮式机器人如下图2.5所示。图2.5轮式机器人第三章软件设计3.1步态设计3.1.1步态分析：轮式机器人分为五个阶段。第一步，前进，前进；第二步，左转；第三步，右转；第四步，前进；重复第五步，第一步，实现循环。追逐光线的足迹设计：取得两侧的明度值后，您可以开始设计程式的逻辑框架。把情况分成三种：状态1，比右亮度左；第二，左边的光线比右边弱。第三，左右亮度几乎相同。这三种情况在逻辑上划分得很好，涵盖了所有可能发生的情况。在程序的主程序中，以三个条件区分这三种情况。左右光强度比较的中间变量，计算两种光强度的差值Diff。Diff=Left-Right，以差异Diff为中心区分三种情况。状态1，左侧强度与右侧强度的对比：Diff50状态2，左侧亮度比右侧光源弱：Diff50情况3，左亮度与右光源几乎相同：Diff=50和Diff=50如果在判断条件下使用数字50，则会给出一个地块，而不是一个数据，因为不同的光度传感器在收集相同的强度数据时可能存在差异3.1.2程序逻辑图：根据项目的设计要求绘制程序流程图时，需要对程序进行具体分析，分析后得到如下图3.1所示的程序逻辑图。图3.1程序逻辑图3.2 NorthStar设计的程序根据需要创建机器人追逐的程序逻辑图，但在编写程序时，请注意伺服参数设计和伺服调试是ID参数设置。机器人跟踪程序如图3.2所示。图3.2程序流程图实验结果分析轮式机器人与人类不相似，但它检测光，判断光的强弱，向光的方向旋转，编写了机器人的大脑等程序，光传感器就像机器人的眼睛，处理通过光传感器信息获取程序获得的信息。最终按照原来设定的程序，按照明度的方向运行。第四章摘要通过这次课程，我们熟练地掌握了设置机器人ID的方法，为了通过biped机器人的运动设计实现行走的效果，进一步发展分组讨论等形式，掌握机器人行走的工作方式，为编写程序提供了更明确的想法，通过此次实验，我们掌握了NorthSTAR软件的应用，进一步提高了对机器人学习的兴趣。这次讲座不仅在知识上，在实践上也学到了很多。随着技术的发展，机器人的应用也越来越普遍。所以我们也需要今天机器人的知识。没有与这个接触的时候，对机器人不太了解，慢慢接触后，理解了机器人是自动执行任务的机械装置。可以受人类指挥，可以执行预先编制的程序，也可以按照人工智能技术制定的原则纲领行动。其任务是帮助或替代人类的工作。整个设计过程中，从装配到调试，我们都做了很长时间，特别是组装。组装前，必须先熟悉要安装哪些部件。如果按错误的顺序安装。之后就不能再进行了。由于我们队成员的联合，我们幸运地没有走很多弯路。编程以前我们做了类似的机器人，所以动手比较容易，只要正确调试几个伺服就行了。这次设计给了我很多好处。我想无论做什么，只要有兴趣，付诸行动，流汗，得到补偿，努力，就一定能学会！第五章参考文献u王建华、俞梦琪、李重嘉。智能控制基础。北京：科学出版社，1998u章建民。工业机器人。北京：北京工业大学出版社，1998年油菜籽。机器人学。北京：清华大学出版社2000u章复学。机器人学智能机器人传感器技术。北京：电子产业出版社，1996年U W