仿生机器龟设计要点详解.docVIP

仿生机器龟设计 1 设计主要内容及要求 1.1设计目的： （1）了解机器人技术的基本以及有关电工电子学、单片机、机械设计、传感器等技术。?2）初步掌握机器人的运动学原理、基于智能机器人的控制理论，并。?3）通过学习，具体掌握机器人控制技术，并使机器人独立执行一定的任务。1.2基本要求：1.3发挥部分：时间进度安排顺序 计 划 完 成 内 容 1 讲解主要设计内容，学生根据任务书做出原始框图 打分 2 检查框图及初步原理图完成情况，讲解及纠正错误 打分 3 检查逻辑图并指出错误及纠正；讲解原理图绘制及报告书写 打分 4 继续修正逻辑图，指导原理图绘制方法，布置答辩 打分 5 答辩、写报告 打分 一 设计任务描述 1.1 设计题目： 仿生机器龟设计 1.2 设计要求 1.2.1 设计目的： （1）了解机器人技术的基本以及有关电工电子学、单片机、机械设计、传感器等技术。?2）初步掌握机器人的运动学原理、基于智能机器人的控制理论，并。?3）通过学习，具体掌握机器人控制技术，并使机器人独立执行一定的任务。,将脉冲信号 转换成线位移或角位移的电机。每来一个电脉冲，电机转动一个角度，带动机械移动一小段距离。它的工作特点是给步进脉冲电机就转，不给步进脉冲电机就不转；步进脉冲频率高，步进电机转得快；步进脉冲频率低，步进电机转得就慢；改变各相的通电方式（叫脉冲分配）可以改变步进电机的运行方式；改变通电顺序，可以控制步进电机的正、反转。 伺服电动机：一个微型伺服马达内部包括了一个小型直流马达，一组变速齿轮组，一个反馈可调电位器，及一块电子控制板。其中，高速转动的直流马达提供了原始动力，带动变速（减速）齿轮组，使之产生高扭力的输出，齿轮组的变速比愈大，伺服马达的输出扭力也愈大，也就是说越能承受更大的重量。伺服电机容易与CPU连接，控制性能好，响应快，最大的优点是可以实现速度和位置的精确控制，适合于中小型机器人。 直流电动机：直流电机由定子、转子和换向器。定子是固定在机身的圆桶状部分，一般由永磁材料或能产生磁场的线圈制成。由于直流电机驱动是开环控制，所以行进速度一般固定，精度不高，直流电机控制的精确度虽然没有步进电机那样高，但完全可以满足本题目的要求。H桥电路，通过H桥电路就可以实现直流电机的正反转。 综上所述，我选用方案三直流电机作为机器龟的驱动电机。 2.4 传感器的选择 2.4.1 趋光功能传感器的选择 由于乌龟喜欢晒太阳，它为了生存下去必须要保证不断电，为了保证当本身的电量要用完的时候它能够自动去寻找光源充电，所以在设计中要让小龟有寻光的功能，那么当小龟寻找到光源之后，还要准确的对准光源进行充电，所以在设计中还要让小龟有趋光的功能。 自然界中有很多信息是通过光辐射传播的，通过光电器件可获得这些信息。光敏电阻是一种重要的光电转换器件，它是基于内光电效应的光电元件，在光照作用下能使物体的电导率发生变化的现象称为内光电效应。当内光电效应发生时，固体材料吸收的能量使部分价带电子迁移到导带，同时在价带中留下空穴，由于材料中载流子数量增加，其电导率也增加,使电阻值减小。光敏电阻便是利用这一原理，当有光照时,其电阻值很小减小，没有光照时电阻阻值很大，而且，光敏电阻灵敏度高、体积小、重量轻、电性能稳定、可以交直流两用，而且制造工艺简单，价格便宜等，所以在设计中，我选择了光敏电阻来完成小龟的寻光功能。 2.4.2 避障功能传感器的选择 避障可以说是各种机器人最基本的功能。因此选择合适的测障传感器是非常重要的。 常用的避障传感器有以下几种: 接触式传感器—碰撞开关：碰撞开关的特点是电路为常开，碰到障碍物后连通，可以用来检测机器人是否发生碰撞。碰撞开关价格便宜，使用简单，使用范围广，对环境条件没有什么限制。但是，它也有缺点即必须在发生碰撞后才能检测到障碍，这在某些机器人比赛中是相当失分的。并且使用时间较长后容易发生机械疲劳，无法继续正常工作。 超声波传感器：采用超声波传感器，如果传感器接收到反射的超声波，则通知单片机前方有障碍物，反之则通知单片机可以向前行驶。经实验，使用超声波传感器探测信号时十分容易受到外界环境的影响，使单片机控制系统接收到许多错误的信息。而且超声波传感器价格比较昂贵。 光敏传感器：直接根据光源的信号进行判断。这需要光敏传感器能及时反馈可靠的信息，而光敏传感器拥有很高的灵敏度，为了抗干扰还可以把光敏传感器预先进行特殊处理，使其只有在光源正射时才能测到信号，这样就使光敏传感器的返回信号更加可靠，单片机一旦接到的光敏传感器返回的信息，便能作出正确的判断。倘若测不到信号，说明光敏传感器被障碍物挡住，正前方不能通行,单片机控制电机绕开障碍物行驶。 红外传感器：机器人自主避碰运动规划只要求对障碍物存在或不存在进行判断。所以，使用