机电一体化创新项目设计

1、课程任务书课程名称机电创新项目设计设计题目德普施机器人学院机电专业班级机械设计制造及其自动化提高 1 班实验组号2协作者学号3209000518姓名2012年 10 月 27 日题目名称德普施机器人一、设计项目实验的内容项目实验是机电入门课程，它是以德国慧鱼公司和德普施公司生产的机电产品示教模型为对象，对机械设备进行动态模拟和设计分析的机电典型系统。要求学生亲自动手拼接装配机械设备模型，了解机械系统和微机控制系统的原理、特点、设计方法，培养学生理论联系实际、独立思考与分析能力的。依据旨在提高学生“以机为主，以点为辅，机电有机结合”的分析与设计能力。通过例举，完成以实践活动环节为主的综合性设计训

2、练过程，二、设计项目实验的要求：掌握机电机械设备的总体结构以及各的组成和功能。分析机械装置的主体结构和各机构的运动方式，确定机械传动的工作链和基本原理，绘制机械传动的简图。了解计算机控制械运动轨迹规划和控制语句模块的程序编辑。三、设计项目实验应完成的工作：的编程方法以及机采用 CAD 设计绘图。提交机械设备模型的测绘草图（签名）和实验设计书（不少于 2000 字）。并呈交光盘电子文件。四、设计项目实验进程安排：序号设计各阶段内容地点起止日期1了解示教模型的演示过程，掌握模型的拼装方法和机械本体装配过程。实验一号楼314月日2拼装机械模型，掌握模型的构型装配过程完成模型程序控制的电路连接。分析模

3、型的构造以及工作原理。实验一号楼314至3分析计算机程序控制的方法，驱动认识。测试传感系统的作用。机械运动的轨迹规划。实验一号楼314至4分析机械装置的主和各传构的运动方式，确定机械传动链，绘制机构传动副的运动简图。完成指定轨迹的编程。实验一号楼314月日5开展 创新设计活动。查阅参考资料，拟订新的设计方案；采用 Solidworks 等 CAD 设计 绘制机械设备的设计图，按指导书的要求撰写实验 。分散学时月日至月日6定期为学生进行辅导和答疑工作。提交实验实验一号楼314月日至五、课程成绩评定：分五级 ：优秀； 良好； 中等； 及格； 不及格。其中 ； 实训过程 40；设计书 40；考勤答疑

4、 20。六、应收集的资料及主要参考文献1、机电系统设计等编著理工大学年月、机械系统的微机控制、解等编著年月3、机器人技术基础1996 年 8 月technik主编华中理工大学4、参考：慧鱼技术实验系列机器人技术手册，5、 德普斯机器人手册发出任务书日期：指导教师签名：计划完成日期：20年月日20年月日基层教学责任人签章：主管院长签章：月日7答辩和评定成绩。20年月日机电创新设计项目实训课程设计书评分表学号班级指导教师分散学时起止日期：考查项目实验表现(10)1、态度:认真较认真一般较差2、出勤率：全勤缺勤较少 缺勤较多全缺机器人模型论述 (40)1、机器人结构分析：2、工作空间及度：、机械机构

5、组成： 、传动 方式图： 、测试传感系统； 6、 速度位移控制：7、 轨迹规划图：有无有无有无有无有无有无有无好 较好中等一般好 较好中等一般好 较好中等一般好 较好中等一般好 较好中等一般好 较好中等一般好 较好中等一般原理图(20)1、 结构表达：2、 标准化规范：好较好中等一般较差好较好中等一般较差设计说明书(20)1、 完整性、正确性：2、 方案及总体分析：3、 规范性：4、或好 较好中等一般较差好较好中等一般较差好较好中等一般较差无思考题论述答辩 (10)好较好中等一般较差总评目录1、德普施机器人概述12、机械人系统的基本. 13、驱动形式与执行机构24、机器人的传感系统原理3、QT

6、113-D 触觉传感器3、红外45、机器人的控制5、车速计算5、直线行驶5、原地转弯6、加速65.5、. 65.6、绕轴转76、机器人的轨迹规划77、运动轨迹程序78、实验总结10德普施机器人1、德普施机器人概述宝贝车机器人 BS2 版是一个微型移器人，是德普施教育机器人中应用最广泛的一款机器人产品。其底座为铝合金金属架构，坚固耐用，底座上安装一个单片机教学底板，是单片机控制器。宝贝车机器人前面有两个轮，分别由两个电机控制；后轮为球体。可以通过单片机控制器来改变两个电机的转速和方向，从而控制小车的运动状态。这也是本课程设计主要任务。单片机控制器是可插拔式的，既可用于机器人的应用设计，也可拔下用

7、于其它课程实验；机器人教学底板上附有一个开放的教学面包板，学生可在面包板上搭建丰富的电子电路，用于教学、实训或创新实践。教学底板上还有一个标准的输入输出接口，可插接几十种传感器以构建丰富的应用，也可通过该接口设计更加丰富的扩展应用模块。2、机械人系统的基本单片机及时钟复位电路电源电路 LM7805，LM2940（电源指示灯）串口通信及 ISP 接口蓝牙接口外电源接口，开关排针（电机接口），面包板3、驱动形式与执行机构机器人的驱动形式是通过前面有两个轮和一个为球体的后轮来驱动的（。执行机构是两个伺服电机，伺服马达主要有三根线，分别为：黑、红、白，其中红色的为电源线（最大为 6V 直流电压）；黑色

8、为地线；白色的为控制信号线（一般输入周期为 23ms 左右的脉冲序列），通过对这信号线输入脉冲序列来控制电机的运动，可以控制电机的运动速度，运动方向）。机器人的伺服电机，使用前必须进行零点标定信号。当向单片机控制电板传送编程 PULSOUT 12, 750 或 PULSOUT 13, 750 时，电板发出 1.5ms 脉冲信号，电机恰好不转。 控制机器人走动，有旋转直走两种方式。旋转时两伺服电机旋转方向一致，同为逆时针或顺时针，直走时两伺服电机旋转方向相反，一逆一顺。机械机构的传动件选择机械结构的传动件主要是将伺服电机直接连上车轮，这样的好处主要是：传动简单保证动力充足的情况下，进行运动计算时

9、简单4、机器人的传感系统原理4.1、QT113-D 触觉传感器QT113 可以在空气中对大部分的电介质类型材料进行检测，用户可以增加一个金属物体或带金属的物体来增加传感器的检测面积。 技术参数：5v 直流供电电压，600 微安额定电流，20 mA 管脚输出电流，输出为电平信号。 主要应用于系统，接近传感器。机器人的传感系统标准配置包括触须，光敏，和红外三种传感器。触须由图所示，在电路板前端根据相应的电路安装金属触须，触须与电路断开且分布于机器人的左右前端。当触须碰到物时电路接通，引起蜂鸣器响应，同时根据触须的接通方向可设计出响应的回避程序避开物。光敏上图为光源电路接线实物图，两个光敏电阻位于电

10、路板前面，通过设置电路中电阻的大小，可相应的调整光敏电阻的敏感程度。光敏电阻附近的光源发生变化时，或是遇到物阴影，或是有发光装置引导，光敏电阻阻值会增大或减小，使电路断开或接通，从而发送出前方光源信息。电路板根据电路的情况进行相应变化，朝向有光的地方进行运动。4.2、红外机器人提供红外发射接收装置，通过红外线的回射可提前探知红外装置前方的路面状况，做出回避准备。相应的电路以及安装如下所示。5、机器人的控制实验中机器人的动力是伺服电机，伺服电机是靠脉冲来驱动的，所以在编写程序驱动电机时，脉冲的控制很重要。在德普施机器人的 BS 系统中，控制机器人左边伺服电机的是 13 号引脚，控制右边电机的是

11、12 号引脚，所以编程中对这两个引脚的不同控制将影响着机器人的运动形式。5.1、车速计算实验中，把小车的速度调到最大，让其行 100cm，测得小车行使的时间如下：于是，小车全速行使时的速度是 16.64cm/s。5.2、直线行驶 $STBS2 $PBASIC 2.5counter VAR Word FREQOUT 4, 2000, 3000FOR counter = 1 TO 60PULSOUT 13, 650PULSOUT 12, 850PAUSE 20123时间(s)6.055.926.06平均时间(s)6.01平均速度(cm/s)16.64NEXTEND5.3、原地转弯 $STBS2 $

12、PBASIC 2.5counter VAR Word FREQOUT 4, 2000, 3000FOR counter = 1 TO 19PULSOUT 13, 850PULSOUT 12, 850PAUSE 20 NEXT END5.4、加速 $STBS2 $PBASIC 2.5counter VAR Word FREQOUT 4, 2000, 3000FOR counter = 1 TO 150PULSOUT 13, 750 + counterPULSOUT 12, 750 - counterPAUSE 20 NEXT END5.5、 $STBS2 $PBASIC 2.5counter V

13、AR Word FREQOUT 4, 2000, 3000FOR counter = 1 TO 100PULSOUT 13, 850 - counterPULSOUT 12, 650 + counterPAUSE 20 NEXT END5.6、绕轴转 $STBS2 $PBASIC 2.5counter VAR Word FREQOUT 4, 2000, 3000FOR counter = 1 TO 36PULSOUT 13, 850PULSOUT 12, 750PAUSE 20 NEXT END6、机器人的轨迹规划试验中，机器人的轨迹如下图：上图中，机器人的运动形式包括直线、向左、向右、斜线、

14、原地转、加、绕轴转等。7、运动轨迹程序 $STBS2 $PBASIC 2.5counter VAR WordFREQOUT 4, 2000, 3000匀加速 50cmFOR counter = 1 TO 150PULSOUT 13, 750 + counterPULSOUT 12, 750 - counterPAUSE 20 NEXTPAUSE 1000原地逆时针转 90 度FOR counter = 1 TO 19PULSOUT 13, 850PULSOUT 12, 850PAUSE 20 NEXTPAUSE 1000匀速 20cmFOR counter = 1 TO 60PULSOUT 1

15、3, 650PULSOUT 12, 850PAUSE 20 NEXTPAUSE 1000原地顺时针转 90 度FOR counter = 1 TO 21PULSOUT 13, 650PULSOUT 12, 650PAUSE 20 NEXTPAUSE 1000匀速 50cmFOR counter = 1 TO 60PULSOUT 13, 850PULSOUT 12, 650PAUSE 20 NEXTPAUSE 1000绕轴 90 度转FOR counter = 1 TO 36PULSOUT 13, 850PULSOUT 12, 750PAUSE 20 NEXTPAUSE 1000匀速 150cm

16、FOR counter = 1 TO 240PULSOUT 13, 850PULSOUT 12, 650PAUSE 20 NEXTPAUSE 1000原地顺时针转 135 度FOR counter = 1 TO 28PULSOUT 13, 850PULSOUT 12, 850PAUSE 20 NEXTPAUSE 1000匀速 100cmFOR counter = 1 TO 180PULSOUT 13, 850PULSOUT 12, 650PAUSE 20 NEXT匀FOR counter = 1 TO 100PULSOUT 13, 850 - counterPULSOUT 12, 650 + counterPAUSE 20 NEXTEND8、实