机械创新设计大作业--车辆故障警示机器人.docxVIP

机械创新设计大作业 所在学院： 自动化学院 学生姓名： 韩佳成、王蕾、岑瑶、马剑桥 所在班级： 2012211401 学生学号: 2012211682、697、696、705 指导教师： 李金泉 北京邮电大学自动化学院2015 年 6 月 车辆故障警示机器人研究报告摘要：通过带传动控制机器人运动与变形，利用单片机接收来自红外接近传感器的信号控制舵机的运动，从而实现车辆故障时机器人自动翻出后备箱并向车后方移动一定距离，经过变形变成可发光的车辆故障警示牌。关键词：警示机器人、同步带、传感器、单片机一．应用背景 随着科技的进步，机器人技术已经越来越接近人们的生活。未来的时代将有各种各样的机器人服务于社会生活的各个方面，在工厂、家庭、社区，机器人将越来越多地发挥作用，帮助人们更好地工作和生活。 ? 近年来，机器人技术的标准化、模块化成为机器人研究和开发领域的热点。通过标准化、模块化技术，机器人技术的应用难度、成本将大大降低，进入门槛、应用范围将大大扩充。因此，中国大学生也积极参与机器人技术研发与创新，并用他们的创造力和想象力逐渐勾画了一幅机器人产业的蓝图。 本车辆故障警示机器人通过带传动等基本原理，通过单片机接收红外接近传感器信号并进行处理作出相应的反馈从而达到了预期功能。与此同时，此机器人具有很高的使用价值，通过此机器人，在车辆遇到故障时，驾驶员只需要按两个按钮分别打开后备箱和控制机器人启动，便可达到不必下车就能实现警示牌的放置，大大减少了公路上车辆故障时因放置警示牌使驾驶员出现危险的几率。目的随着经济的不断发展，汽车已经成为很多家庭出行的主要方式，但是，与此同时，每年因车祸死亡的人数也不断上涨，据统计，全世界每年死亡人口约5200万人，其中因交通事故而死亡的人数约50万人，占总死亡人口的1%，排在人类死亡原因的第10位。中国每年约9万人死于车祸，占总死亡人数1.5%，而我国交通事故致死率高达27.3%，由此可见，预防交通事故刻不容缓。基于以上现状，我小组设计了车辆故障警示机器人，使车辆在公路发生故障时，驾驶员不下车就可以设立警示标志，尤其是在高速公路上，避免了因驾驶员下车安置警示牌而带来的危险，同时也避免了其他车辆因没有及时采取措施而引发车祸。三．创新性1、 免除人工操作2、 静止状态下占用空间小，质量轻，不影响后备箱的使用3、 警示效果明显4、 操作简单，只需两个按钮便可操控机器人5、 原理简单、结构精巧6、 避免了对车体的改装，具有很强的适用性方案对比通过对所需功能以及结构设计合理性的考虑，我们设计出了以下几种实现方案。方案一：将机器人通过电磁扣固定在汽车底盘上，当汽车发生故障后，驾驶员按下手机控制终端的按钮，唤醒机器人，使其自底盘落至地面并向车后移动已设定的距离，最后变形成警示牌；方案二：将机器人固定在后备箱内顶部，机器人与滑轨相连，当汽车发生故障后，驾驶员将后备箱打开，固定滑轨的电磁阀失电释放滑轨，在重力的作用下机器人滑至地面，变形成警示牌并向后移动，到达指定位置；方案三：将机器人固定在汽车尾部上， 固定架依靠电磁铁固定不动，发生事故后，司机按下一个按钮释放机器人，机器人落至地面，变形成警示牌并向后移动，到达指定位置；方案四：由于将机器人固定在车上都需要安装固定架，而安装固定架必须要改装车体，所以摒弃固定在车上的想法，发生故障后，人打开车门直接将机器人放至地面，机器人撑起三脚架并向后移动，到达指定位置；方案五：为了实现预定功能减少固定机器人时对汽车的改装，同时避免人工操作和注重美观性，我们设计了合页式机器人结构使机器人能够顺利地爬出后备箱落至地面，变形成警示牌并向后移动，到达指定位置；方案评价对比方案改装车体减震器自动化程度行驶安全性实现难度成本美观性一需要需要高是一般一般高二不需要不需要高否高高高三需要需要高否一般一般低四不需要不需要低否低低低五不需要需要高否低低高经过讨论分析，以方案五作为最终设计方案。实现方法为避免改装汽车车体，我们选择将机器人安置在汽车后备箱，同时免去人工操作，选用合页式结构翻出后备箱。与此同时为节约空间，我们将非运动状态下的机器人折叠在一起，为机器人第一种形态。当唤醒机器人时，通过舵机提供动力并利用同步带，打开辅助支撑部分，履带运动以翻出后备箱。当机器人落至地面时保持水平状态，这是机器人第二种状态。由于机器人需要运动，且为了满足不同的地形要求，我们选用履带作为运动装置，履带由四个舵机控制，舵机由AVR单片机控制。当机器人落至地面时，单片机控制辅助支撑部分和警示标志显示部分的履带反向运动，将机器人弓起形成立体三角行状态，这是机器人第三种形态。当机器人变形完毕时，两部分履带同向运转，机器人向车后运动。在运动过程中，机器人左右各一个红外接近传感器不断检测障碍物，并将接收的信号反馈给单片机以达到避