智能巡線機器人設計.rar
智能巡線機器人設計,2.9萬字 84頁包括開題報告，任務書，設計說明書，程序代碼，4張cad設計圖摘 要近年來機器人的研究和應用已經(jīng)不僅僅局限于軍用領(lǐng)域。許多應用于軍用機器人上的成功技術(shù)已經(jīng)在民用機器人中得到了一定的應用。在工業(yè)機器人的基礎(chǔ)上，運用了傳感器技術(shù)和單片機智能控制技術(shù)，設計出了一種能自動運送貨物的職能巡線機器...
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智能巡線機器人設計
2.9萬字 84頁
包括開題報告，任務書，設計說明書，程序代碼，4張CAD設計圖
摘 要
近年來機器人的研究和應用已經(jīng)不僅僅局限于軍用領(lǐng)域。許多應用于軍用機器人上的成功技術(shù)已經(jīng)在民用機器人中得到了一定的應用。在工業(yè)機器人的基礎(chǔ)上，運用了傳感器技術(shù)和單片機智能控制技術(shù)，設計出了一種能自動運送貨物的職能巡線機器人。
論文首先對智能巡線機器人總體設計方案進行敘述，闡述其各要素的工作原理，然后就整個智能巡線機器人系統(tǒng)劃分為五個模塊，分章節(jié)對各個模塊設計制作進行闡述。
機器人機械結(jié)構(gòu)部分，通過分析常用的車輪驅(qū)動配置方式，擇優(yōu)選擇了前排安裝兩個萬向輪、后排安裝兩個獨立驅(qū)動輪的設計方案，充分考慮到了巡線的簡易性和穩(wěn)定性。
機器人傳感器接口與驅(qū)動電路部分，詳細闡述了光電傳感器檢測信號原理，敘述了設計所采用的光電傳感器接口電路詳細設計方案，分析了傳感器采用該種布局方案的原因。針對機器人的機械特性和速度要求，選用了L298N驅(qū)動芯片驅(qū)動電機，分析了它的優(yōu)缺點和可行性。
機器人主控系統(tǒng)硬件部分闡述了主控芯片選型，主控電路設計方案，以及相應的接口說明。軟件部分在MSP430平臺上實現(xiàn)了快速、穩(wěn)定、準確的巡線方法。
關(guān)鍵詞: 機器人；巡線；光電檢測；PWM驅(qū)動。
Abstract
In recent years, research and design of robot has not been limited just in military field. Many technologies, which had been used in the military field cuccessfully, have been used in the field of civilian robot. Based on the industrial robot, and by applying sensor interface control and SCM intelligent control, this project has designed one kind of biranpower line walking robot that is able to carry the goods by itself.
In this thesis, the overall design of autonomous line-tracking robot and principle of each essential element have been described. The robot system has been divided into five parts as fellow.
The autonomous line-tracking arithmetic is the key of this project research. The relative position relationship between the robot and the leading line is divided into seven typical states; the adjustment strategy has been described respectively. An implementation principle to enable centerline approaching the leading-line gradually has been described by adjusting continuously chassis posture.
In mechanical structure part, by analyzing the normal wheel drive configurations, it has been choiced that two universal wheels are installed in the front and two independent driving wheels are installed in the rear, which takes fully into account the simplicity and stability of the line-tracking.
In sensor interface and drive circuit part, a detail explanation of photoelectric sensor and interface circuit has been discussed carefully. To adapt the robot mechanical properties and speed requirement, two motor driving circuits based on different principles have been designed and their advantages and feasibility analyied.
In robot control system part, hardware and software have been discussed such as CPU choosing, control circuit designing, and hardware interface assigning, etc. Based on the MSP430, the speed difference from left and right wheel created by the Pulse-Width Modulation adjusts the position of the robot and leading line, which carries out the autonomous runs along with the leading line quickly, stably and accurately.
Keywords: Robot; Line-tracking; Photoelectric Sensor; PWM.
目 錄
摘要 1
Abstract 2
前言 3
第1章 緒論 1
1．1 機電一體化技術(shù)簡介 1
1. 2智能巡線機器人的概況 2
1. 3 課題的主要內(nèi)容 2
第2章 自動巡線機器人總體方案設計 4
2．1 機器人要素分析 4
2．2 機器人總體分析 5
2.2.1 場地分析 5
2.2.2 機械結(jié)構(gòu)分析 5
2.2.2控制系統(tǒng)框架設計 5
2.2.4運動姿態(tài)分析 5
第3章 機械結(jié)構(gòu)設計 7
3．1 移動機器人的車輪驅(qū)動配置 7
3.1.1 機器人常用車輪驅(qū)動配置介紹 7
3.1.2 本系統(tǒng)所采用的車輪驅(qū)動方式配置 10
3．2 機器人機械尺寸設計 11
第4章 傳感器接口電路設計 13
4．1 機器人對巡線傳感器的要求 13
4．2 超聲波傳感器 13
4.2.1超聲波傳感器的原理 13
4.2.2 超聲波的發(fā)射與接受電路 15
4．3 紅外光電反射式傳感器 15
4.3.1 紅外光電反射式傳感器原理 16
4.3.2 基于反射光強度測量的紅外光電反射式傳感器電路 17
4．4 紅外光電反射式傳感器布局 19
第5章 電機驅(qū)動電路設計 21
5．1 驅(qū)動電機的選用 21
5.1.1電機減速器的選擇 22
5.1.2 所選電機性能校核 23
5．2 直流電機的轉(zhuǎn)動控制 24
5．3 直流電機的速度控制 26
5．4基于L298的驅(qū)動電路 28
第6章 智能巡線機器人之態(tài)調(diào)整方法 31
6．1 總體分析 31
6．2 姿態(tài)分析 32
第7章 主控系統(tǒng)的設計 36
7．1 主控制芯片的選型 36
7.1.1 MSP430系列與89C51系列單片機 36
7.1.2 選用的MSP430F449的原因 38
7.1.3 MSP430F449的引腳 39
7．2 主控單元電路設計 39
7．3 MSP430實現(xiàn)巡線算法 43
7. 4巡線改進方法的實現(xiàn) 46
7. 5轉(zhuǎn)彎分析 51
總結(jié)與展望 56
致謝 57
參考文獻 58
附件一：程序 60
附件二：元件 76
參考文獻
[13] 高國富.機器人傳感器及其應用[M].北京:化學工業(yè)出版社,2005.9
[14] Davod Cook. 機器人制作入門篇(美) [M].北京:北京航空航天大學出版社2005
[15] 庫克(Davod Cook).機器人制作入門篇(美) [M].北京:北京航空航天大學出版
2005
[16] 費仁元,張慧慧.機器人設計與分析[M].北京:北京工業(yè)大學出版社,1998.9
[17] 秦曾煌.電工學(上冊) [M]. 北京:高等教育出版社,2003.5
[18] 胡大可.MSP430系列——FLASH型超低功耗16位單片機[M].北京：北京航空航天大學出版社，2001.11
[19] 邁克•普瑞德克.機器人控制器與程序設計[M].北京:科學出版社,2004.5
附件：機器人控制程序
1．詳細的C語言程序如下：
#include
typedef unsigned char uchar;
#define DELAYTIME 2000
#define ZUOZHUANWAN 0 //左轉(zhuǎn)彎
#define YOUZHUANWAN 1 //右轉(zhuǎn)彎
#define HOUTUITIME 10 //后退調(diào)整時間
#define MAXTURNTIME 12 //最大轉(zhuǎn)彎時間
#define MINTURNTIME 3 //最小轉(zhuǎn)彎時間
......
附件二：元件
1.LM339四電壓比較器引腳圖
2.7414反向器引腳圖
3．LM358雙運算放大器引腳圖
2.9萬字 84頁
包括開題報告，任務書，設計說明書，程序代碼，4張CAD設計圖
摘 要
近年來機器人的研究和應用已經(jīng)不僅僅局限于軍用領(lǐng)域。許多應用于軍用機器人上的成功技術(shù)已經(jīng)在民用機器人中得到了一定的應用。在工業(yè)機器人的基礎(chǔ)上，運用了傳感器技術(shù)和單片機智能控制技術(shù)，設計出了一種能自動運送貨物的職能巡線機器人。
論文首先對智能巡線機器人總體設計方案進行敘述，闡述其各要素的工作原理，然后就整個智能巡線機器人系統(tǒng)劃分為五個模塊，分章節(jié)對各個模塊設計制作進行闡述。
機器人機械結(jié)構(gòu)部分，通過分析常用的車輪驅(qū)動配置方式，擇優(yōu)選擇了前排安裝兩個萬向輪、后排安裝兩個獨立驅(qū)動輪的設計方案，充分考慮到了巡線的簡易性和穩(wěn)定性。
機器人傳感器接口與驅(qū)動電路部分，詳細闡述了光電傳感器檢測信號原理，敘述了設計所采用的光電傳感器接口電路詳細設計方案，分析了傳感器采用該種布局方案的原因。針對機器人的機械特性和速度要求，選用了L298N驅(qū)動芯片驅(qū)動電機，分析了它的優(yōu)缺點和可行性。
機器人主控系統(tǒng)硬件部分闡述了主控芯片選型，主控電路設計方案，以及相應的接口說明。軟件部分在MSP430平臺上實現(xiàn)了快速、穩(wěn)定、準確的巡線方法。
關(guān)鍵詞: 機器人；巡線；光電檢測；PWM驅(qū)動。
Abstract
In recent years, research and design of robot has not been limited just in military field. Many technologies, which had been used in the military field cuccessfully, have been used in the field of civilian robot. Based on the industrial robot, and by applying sensor interface control and SCM intelligent control, this project has designed one kind of biranpower line walking robot that is able to carry the goods by itself.
In this thesis, the overall design of autonomous line-tracking robot and principle of each essential element have been described. The robot system has been divided into five parts as fellow.
The autonomous line-tracking arithmetic is the key of this project research. The relative position relationship between the robot and the leading line is divided into seven typical states; the adjustment strategy has been described respectively. An implementation principle to enable centerline approaching the leading-line gradually has been described by adjusting continuously chassis posture.
In mechanical structure part, by analyzing the normal wheel drive configurations, it has been choiced that two universal wheels are installed in the front and two independent driving wheels are installed in the rear, which takes fully into account the simplicity and stability of the line-tracking.
In sensor interface and drive circuit part, a detail explanation of photoelectric sensor and interface circuit has been discussed carefully. To adapt the robot mechanical properties and speed requirement, two motor driving circuits based on different principles have been designed and their advantages and feasibility analyied.
In robot control system part, hardware and software have been discussed such as CPU choosing, control circuit designing, and hardware interface assigning, etc. Based on the MSP430, the speed difference from left and right wheel created by the Pulse-Width Modulation adjusts the position of the robot and leading line, which carries out the autonomous runs along with the leading line quickly, stably and accurately.
Keywords: Robot; Line-tracking; Photoelectric Sensor; PWM.
目 錄
摘要 1
Abstract 2
前言 3
第1章 緒論 1
1．1 機電一體化技術(shù)簡介 1
1. 2智能巡線機器人的概況 2
1. 3 課題的主要內(nèi)容 2
第2章 自動巡線機器人總體方案設計 4
2．1 機器人要素分析 4
2．2 機器人總體分析 5
2.2.1 場地分析 5
2.2.2 機械結(jié)構(gòu)分析 5
2.2.2控制系統(tǒng)框架設計 5
2.2.4運動姿態(tài)分析 5
第3章 機械結(jié)構(gòu)設計 7
3．1 移動機器人的車輪驅(qū)動配置 7
3.1.1 機器人常用車輪驅(qū)動配置介紹 7
3.1.2 本系統(tǒng)所采用的車輪驅(qū)動方式配置 10
3．2 機器人機械尺寸設計 11
第4章 傳感器接口電路設計 13
4．1 機器人對巡線傳感器的要求 13
4．2 超聲波傳感器 13
4.2.1超聲波傳感器的原理 13
4.2.2 超聲波的發(fā)射與接受電路 15
4．3 紅外光電反射式傳感器 15
4.3.1 紅外光電反射式傳感器原理 16
4.3.2 基于反射光強度測量的紅外光電反射式傳感器電路 17
4．4 紅外光電反射式傳感器布局 19
第5章 電機驅(qū)動電路設計 21
5．1 驅(qū)動電機的選用 21
5.1.1電機減速器的選擇 22
5.1.2 所選電機性能校核 23
5．2 直流電機的轉(zhuǎn)動控制 24
5．3 直流電機的速度控制 26
5．4基于L298的驅(qū)動電路 28
第6章 智能巡線機器人之態(tài)調(diào)整方法 31
6．1 總體分析 31
6．2 姿態(tài)分析 32
第7章 主控系統(tǒng)的設計 36
7．1 主控制芯片的選型 36
7.1.1 MSP430系列與89C51系列單片機 36
7.1.2 選用的MSP430F449的原因 38
7.1.3 MSP430F449的引腳 39
7．2 主控單元電路設計 39
7．3 MSP430實現(xiàn)巡線算法 43
7. 4巡線改進方法的實現(xiàn) 46
7. 5轉(zhuǎn)彎分析 51
總結(jié)與展望 56
致謝 57
參考文獻 58
附件一：程序 60
附件二：元件 76
參考文獻
[13] 高國富.機器人傳感器及其應用[M].北京:化學工業(yè)出版社,2005.9
[14] Davod Cook. 機器人制作入門篇(美) [M].北京:北京航空航天大學出版社2005
[15] 庫克(Davod Cook).機器人制作入門篇(美) [M].北京:北京航空航天大學出版
2005
[16] 費仁元,張慧慧.機器人設計與分析[M].北京:北京工業(yè)大學出版社,1998.9
[17] 秦曾煌.電工學(上冊) [M]. 北京:高等教育出版社,2003.5
[18] 胡大可.MSP430系列——FLASH型超低功耗16位單片機[M].北京：北京航空航天大學出版社，2001.11
[19] 邁克•普瑞德克.機器人控制器與程序設計[M].北京:科學出版社,2004.5
附件：機器人控制程序
1．詳細的C語言程序如下：
#include
typedef unsigned char uchar;
#define DELAYTIME 2000
#define ZUOZHUANWAN 0 //左轉(zhuǎn)彎
#define YOUZHUANWAN 1 //右轉(zhuǎn)彎
#define HOUTUITIME 10 //后退調(diào)整時間
#define MAXTURNTIME 12 //最大轉(zhuǎn)彎時間
#define MINTURNTIME 3 //最小轉(zhuǎn)彎時間
......
附件二：元件
1.LM339四電壓比較器引腳圖
2.7414反向器引腳圖
3．LM358雙運算放大器引腳圖
