探測機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計【全套CAD圖紙+答辯畢業(yè)論文】

買 文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 充值就可以下載原稿，疑問咨詢 14951605 或 1304139763 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )任務(wù)書 系別 ：機(jī)電工程學(xué)院 專業(yè)：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班級：機(jī) 0405 學(xué)生情況 指導(dǎo)教師情況 題目類型 姓 名 學(xué) 號 姓 名 職 稱 單 位 理論研究 科研開發(fā) 王亮 18 王會香 講師 機(jī)電工程學(xué)院 工程設(shè)計 論文 題目 探測機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計 主要 內(nèi)容 以及 目標(biāo) 主要內(nèi)容： 1、 研究探測機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計原則。 2、 確定探測機(jī)器人的移動方式，并對整個探測機(jī)器人的整體進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計 。 3、對探測機(jī)器人系統(tǒng)的硬件設(shè)計，繪制機(jī)械圖。 4、給出移動控制系統(tǒng)的設(shè)計方案，。 目標(biāo)： 掌握探測機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計原則，從實際應(yīng)用環(huán)境出發(fā)確定機(jī)器人的移動方式，選用合理的目標(biāo)監(jiān)測手段，來實現(xiàn)探測目的，并撰寫畢業(yè)論文，達(dá)到機(jī)電一體化綜合能力訓(xùn)練的目的。 成果 形式 具體工作量： 5000字以上； 0 3張，編制控制界面； 5000字以 上的關(guān)于探測機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計的畢業(yè)論文。 成果形式：論文、圖紙、程序。 基本 要求 1、設(shè)計圖紙符合國家標(biāo)準(zhǔn)， 2、結(jié)合機(jī)械與機(jī)電的有關(guān)知識對系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。 買 文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 充值就可以下載原稿，疑問咨詢 14951605 或 1304139763 實習(xí) 調(diào)研 要求 實習(xí)調(diào)研提綱： 1、探測機(jī)器人的設(shè)計原則。 2、探測機(jī)器人的幾種移動方式 3、探測機(jī)器人的監(jiān)測手段。 實習(xí)調(diào)研時間：第 1實習(xí)調(diào)研地點(diǎn)：機(jī)電控制重點(diǎn)實驗室 主要 參考 文獻(xiàn) 1. 主要 儀器 設(shè)備 計算機(jī)， 工控機(jī)。 畢業(yè)設(shè)計（論文）開始日期 2007業(yè)設(shè)計（論文）完成日期 2007業(yè)設(shè)計（論文）進(jìn)度計劃（起止時間、工作內(nèi)容） 1. 第 1 實習(xí)調(diào)研基本結(jié)束； 2. 第 4 周 撰寫并提交調(diào)研報告和開題報告； 3. 第 5 制定探測移動機(jī)器人的設(shè)計原則； 4第 7 周 確立機(jī)器人的移動方式； 5. 第 8 設(shè)計機(jī)器人系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)； 6. 第 13 設(shè)計控制方案及監(jiān)測手段； 7第 15 撰寫并提交畢業(yè)論文；審閱、評審并修改畢業(yè)論文； 8第 17 周 完成畢業(yè)答辯 指導(dǎo)教師（簽字）： 年 月 日 督導(dǎo)教師（簽字）： 年 月 日 系畢業(yè)設(shè)計（論文）領(lǐng)導(dǎo)小組審查意見： 組長（簽字）： 年 月 日 買 文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 充值就可以下載原稿，疑問咨詢 14951605 或 1304139763 摘要 本設(shè)計采用模塊化設(shè)計，以便根據(jù)要求選擇和定制配置，并在需要的時候方便更換和添加其他模塊，而且給出了兩種移動方式的設(shè)計方案，即履帶式移動方式和輪式的設(shè)計，兩者都有各自的特點(diǎn)，但主要以研究設(shè)計履帶式為主，它具有良好的機(jī)動性，在越障、跨溝、攀爬方面具有明顯優(yōu)勢。該機(jī) 器人的最大優(yōu)點(diǎn)是具有良好的越障性能、環(huán)境適應(yīng)性能、防摔抗沖擊性能并具備全地形通過能力。而輪式探測機(jī)器人則機(jī)動性能比較好。除了設(shè)計探測機(jī)器人的總體結(jié)構(gòu)外，還給出了移動控制方案。 機(jī)器人最重要的機(jī)構(gòu)是運(yùn)動底盤的設(shè)計，即使軟件設(shè)計的再好，移動方式?jīng)]有設(shè)計好，那么機(jī)器人也不會很好的執(zhí)行任務(wù)。輪式，腿式，履帶式的移動方式在設(shè)計過程中已經(jīng)給出， 可以根據(jù)自己設(shè)計的要求進(jìn)行選擇如果地形比較平緩，或是有溝壑的地形，可以選擇履帶的移動方式；如果是平緩沒有溝壑的地形，就選用輪式的移動方式；如果地形成階梯狀，而且地形比較復(fù)雜，最 好選用腿式的方法。 本設(shè)計可以采用兩種控制系統(tǒng)，即通過上位機(jī)直接通過總線對機(jī)器人進(jìn)行控制或是通過無線電臺對機(jī)器人進(jìn)行控制。 關(guān)鍵詞： 探測機(jī)器人； 模塊化設(shè)計； 履帶移動方式； 機(jī)器人的控制系統(tǒng)； 買 文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 充值就可以下載原稿，疑問咨詢 14951605 或 1304139763 he is in so in of to is of of to it in is of a to is In to a is of no be of in be in of if or a of to If is on of if of C to or to s 買 文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 充值就可以下載原稿，疑問咨詢 14951605 或 1304139763 目 錄 摘要 I 一章 概述 機(jī)器人的應(yīng)用范圍 探測機(jī)器人的先狀及發(fā)展趨勢 研究內(nèi)容 第二章 機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計 計 算機(jī)模塊的設(shè)計 傳感器模塊的設(shè)計 電源及驅(qū)動模塊的設(shè)計 底盤運(yùn)動模塊的設(shè)計 各模塊的連接 11 第三章 能源驅(qū)動的設(shè)計選擇 14 能源的供給 14 電機(jī)的選擇 14 電機(jī)驅(qū)動的選擇 15 第四章 傳感器系統(tǒng)的設(shè)計 17 視覺傳感器 17 超聲波傳感器 17 紅外傳感器 19 第五章 探測機(jī)器人的硬件系統(tǒng) 20 傳感器采集系統(tǒng) 20 保護(hù)電路 20 紅外傳感器的接線 21 超聲波傳感器的接線 21 羅盤處理流程 21 換電路 22 第六章 探測機(jī)器人計算機(jī)硬件系統(tǒng) 23 無線電臺通訊系統(tǒng) 23 電子羅盤 23 第七章 探測機(jī)器人軟件系統(tǒng)的開發(fā) 25 移動控制系統(tǒng)的設(shè)計 25 演示控制程序 25 結(jié)束語 29 參考文獻(xiàn) 30 買 文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 充值就可以下載原稿，疑問咨詢 14951605 或 1304139763 買 文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 充值就可以下載原稿，疑問咨詢 14951605 或 1304139763 買 文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 充值就可以下載原稿，疑問咨詢 14951605 或 1304139763 第一章概述 出于重要的戰(zhàn)略意義，資源領(lǐng)域已成為各科技強(qiáng)國相互競爭的一個焦點(diǎn)，出于安全性等因素的考慮，對探測機(jī)器人的研究設(shè)計也成為了開發(fā)資源的重要硬件之一，探測機(jī)器人可以幫助人類完成一些不能完成的任務(wù)。 器人的應(yīng)用范圍 1）行星探測移動機(jī)器人 行星探測移動機(jī)器人的研究對于發(fā)展行星科學(xué)、提高國防能力、提高國家的國際地位等方面均有重要意義，因為 :移動機(jī)器人是行星科學(xué)研究中著陸探測和取回樣品到實驗室分析的有力工具。人類在太空中停留數(shù)月之久會嚴(yán)重丟失鈣和磷，這似乎意味 著人類不可能在重力為零的狀態(tài)下飛行 6一 9個月或更長一點(diǎn)時間。但機(jī)器人不存在這個問題。因此，行星探測移動機(jī)器人的研究是對行星進(jìn)行長期實地考察的需要。大大節(jié)省探測成本。以月球探測為例，根據(jù)粗略的估計，一次有人駕駛的飛行所花費(fèi)的錢要比無人駕駛飛行多 50一 100倍。因此，光就科學(xué)上的探索來說，用機(jī)器人執(zhí)行無人駕駛飛行任務(wù)是合算的。有利于提高國家國防自動化的水平和國際地位。因此，行星探測移動機(jī)器人的研究受到世界各國的高度重視。 2）海洋探測機(jī)器人 海洋探測機(jī)器人人已經(jīng)廣泛應(yīng)用于海洋開發(fā)的許多領(lǐng)域，隨著海洋開發(fā)的不 斷深入，續(xù)航力大、探測范圍廣、能執(zhí)行多種復(fù)雜任務(wù)的大型機(jī)器人需求也越來越大。主要用于海洋石油開發(fā)、海底管道光纜巡查檢修以及其他各種復(fù)雜任務(wù)。為了使機(jī)器人能更好的完成指定任務(wù)，水下機(jī)器人的運(yùn)動性能預(yù)報就成為了一個重要的研究課題。 買 文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 充值就可以下載原稿，疑問咨詢 14951605 或 1304139763 3）油井故障探惻機(jī)器人 探測儀器的送進(jìn)是油田上測井、修井等井下作業(yè)中的一項重要技術(shù)。 4) 履帶式井下探測機(jī)器人 中國作為世界產(chǎn)煤大國，也是世界煤礦事故高發(fā)國家，需要非常重視煤礦生產(chǎn)的安全。這種探測機(jī)器人可在災(zāi)害發(fā)生前對隱患進(jìn)行準(zhǔn)確及時的檢測與預(yù)防，災(zāi)后進(jìn)行施救等重要的危險任務(wù)。 關(guān)于探測機(jī)器人應(yīng)用范圍比我們想象的要廣泛的多，在軍事方面，已經(jīng)研究出了反坦克雷探測機(jī)器人；還有醫(yī)學(xué)探測機(jī)器人等。 2006年，中國政府制定的國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十一個五年規(guī)劃綱要和國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（ 2006 2020年），將發(fā)展航天事業(yè)置于重要地位。根據(jù)上述兩個規(guī)劃綱要，中國政府制定了新的航天事業(yè)發(fā)展規(guī)劃，明確了未來五年及稍長一段時期的發(fā)展目標(biāo)和主要任務(wù)。按照這一發(fā)展規(guī)劃，國家將啟動并繼續(xù)實施載人航天、月球探測、高分辨率對地觀測系統(tǒng)、新一代運(yùn)載火箭等重大航天科技工程，以及一批重 點(diǎn)領(lǐng)域的優(yōu)先項目，加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，超前部署和發(fā)展航天領(lǐng)域的若干前沿技術(shù)，加快航天科技的進(jìn)步和創(chuàng)新 。要發(fā)展航空事業(yè)，對月球進(jìn)行探索，那么研究設(shè)計探測機(jī)器人是必不可少的過程。 測機(jī)器人的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 1） 在行星探測機(jī)器人的研制方面，美國和俄羅斯處于世界領(lǐng)先地位。從 20世紀(jì) 60年代開始，美、蘇向月球以及金、火、水、木、土等星球發(fā)射了許多探測器。格林威治時間 1997年 7月 4日 17時 07分，美國國家航空航天局困 射的火星探路者號宇宙飛船成功地在火星表面著陸。探路者登陸器上帶有各種儀器及“索杰納” 火星車團(tuán)。這是上世紀(jì)自動化技術(shù)最高成就之一。 日本對機(jī)器人的設(shè)計也處于領(lǐng)先地位。日本京都大學(xué)科研人員已經(jīng)開發(fā)出一種新型機(jī)器人 ,能在強(qiáng)烈地震發(fā)生后到廢墟中探測被埋人員。還專門進(jìn)行了實用演示。這種機(jī)器人外表象是一條粗大的節(jié)足昆蟲 ,長 1 43 m,由 7 節(jié)組成 ,有人的小腿一般粗細(xì) ,每節(jié)周身都纏滿縱向履帶。它可以在遙控下從瓦礫的夾縫中蜿蜒穿行 ,裝在頭部的攝像機(jī)鏡頭會隨時傳輸觀察到的影像和搜集到的聲音 ,從而供控制者判斷里面是否有需要救助的存活人員。 未來的空間探測任務(wù)要求機(jī)器人系統(tǒng)能夠在預(yù)先未知或非結(jié)構(gòu)化的環(huán)境中執(zhí)行變 化的任務(wù)，機(jī)器人移動平臺應(yīng)具備良好的幾何通過性、越障性、抗傾覆性、行駛平順性、牽引控制特性和能耗特性?；诓煌脑砗托阅軅?cè)重點(diǎn)，國內(nèi)外提出并試驗了多種類型的空間探測機(jī)器人移動機(jī)構(gòu)。 2）探測機(jī)器人移動系統(tǒng)的發(fā)展趨勢如下 : (1)輪腿式，履腿式等復(fù)合型結(jié)構(gòu)的移動機(jī)器人是一個研制方向。 (2)由于航天器技術(shù)、尺寸、質(zhì)量和費(fèi)用的限制 ,微小型行星探測機(jī)器人是目前發(fā)展的主流。 (3)由于通信時延和微重力作用的緣故 ,中低速移動機(jī)器人是研制的主流。 (4)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計與控制方案相結(jié)合是研制靈活可靠的行星探測機(jī)器人的設(shè)計 方向。 3）設(shè)計探測機(jī)器人所面臨的問題 盡管國內(nèi)外已經(jīng)研制出了輪式、腿式、輪腿式、履帶式和其它特殊形式的移動機(jī)器人 ,但到目前為止 ,無論國內(nèi)還是國外 ,同時具備以下性能的移動機(jī)器人還沒有出現(xiàn) :(1)能跨越大買 文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 充值就可以下載原稿，疑問咨詢 14951605 或 1304139763 于輪子直徑的壕溝和高于輪子半徑的臺階 ;(2 機(jī)器人陷入軟土壤中時 ,能自動脫離軟土壤區(qū) ,恢復(fù)正常的行駛能力 ;(3)整機(jī)的可密封性和可壓縮性良好 ;(4)克服傾翻對機(jī)器人行駛能力的不良影響 ;(5)行駛的高速高效性 ;(6)容積可進(jìn)行擴(kuò)充，而這些又是行星探測等領(lǐng)域移動機(jī)器人運(yùn)動系統(tǒng)所應(yīng)具備的重要性能 ,因此 ,研制出新型的、 綜合性能更好的行星探測機(jī)器人是行星探測機(jī)器人移動系統(tǒng)研究中有待解決的問題之一。 究內(nèi)容 本設(shè)計采用模塊化設(shè)計，以便根據(jù)要求選擇和定制配置，并在需要的時候方便更換和添加其他模塊，而且給出了兩種移動方式的設(shè)計方案，即履帶式移動方式和輪式的設(shè)計，兩者都有各自的特點(diǎn)，但主要以研究設(shè)計履帶式為主，它具有良好的機(jī)動性，在越障、跨溝、攀爬方面具有明顯優(yōu)勢。該機(jī)器人的最大優(yōu)點(diǎn)是具有良好的越障性能、環(huán)境適應(yīng)性能、防摔抗沖擊性能并具備全地形通過能力。而輪式探測機(jī)器人則機(jī)動性能比較好。除了設(shè)計探測機(jī)器人的總體結(jié)構(gòu)外，還 給出了移動控制方案。 其具體研究內(nèi)容如下： 1、 研究探測機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計原則。 依據(jù)運(yùn)動學(xué)原理，對機(jī)器人進(jìn)行性能指標(biāo)分析，動態(tài)分析，使機(jī)器人能夠自適應(yīng)路面，即具有抗傾覆性、爬坡性能、越障性能、跨溝性能等功能。 2、確定探測機(jī)器人的移動方式，并對整個探測機(jī)器人的整體進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計。 1）移動方式的確定； 2）總體結(jié)構(gòu)設(shè)計； 3）傳動系統(tǒng)設(shè)計。 3、給出移動控制系統(tǒng)的設(shè)計方案。 1）監(jiān)測方法； 2）計算機(jī)硬件系統(tǒng)的設(shè)計； 3）計算機(jī)軟件系統(tǒng)的設(shè)計。 4、探測機(jī)器人的擬定工作流程如圖 1 圖 1器人工作流程 接通通訊電纜 打開控制界面 點(diǎn)擊所需運(yùn)動 機(jī)器人開始運(yùn)行 買 文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 充值就可以下載原稿，疑問咨詢 14951605 或 1304139763 第二章 機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計 設(shè)計對探測機(jī)器人采用了模塊化設(shè)計，總體分為四個模塊，即計算機(jī)模塊，傳感器模塊，電源及驅(qū)動模塊，運(yùn)動底盤模塊。模塊化設(shè)計的探測機(jī)器人結(jié)構(gòu)比較明了，而且在一些模塊預(yù)留了一些空間，可以在需要的時候更換或添加其他模塊。其簡圖如圖 2 2機(jī)器人簡圖 其性能參數(shù)的基本要求如表所示 2 2機(jī)器人性能參數(shù)基本要求 性 能 參數(shù) 額定電壓 24作電流 2A 控制計算機(jī)模塊 傳感器模塊 電源驅(qū)動模塊 底盤運(yùn)動模塊 買 文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 充值就可以下載原稿，疑問咨詢 14951605 或 1304139763 驅(qū)動方式 直流電機(jī)驅(qū)動 電池 鉛酸蓄電池組 最大速度 3m/s 最小速度 s 最大負(fù)載 30作時間 6 小時 爬地能力 15 度 越障能力 3算機(jī)模塊的設(shè)計 計算機(jī)模塊分為兩部分結(jié)構(gòu)，上端為度支撐架，下端是計算機(jī)的保護(hù)架。其中支撐架是用來控制攝像頭的監(jiān)測方向，將攝像頭安裝在支撐架的套筒里，此設(shè)計是為減小外界環(huán)境對攝像頭表面和線路的影響，如水，陽光的腐蝕等，雖然不能完全隔離外界的影響，但盡量增加了攝像頭的使用壽 命。在支撐架的右方和下方安裝兩個舵機(jī)，使套筒具有上下，左右兩個自由度，從而使攝像頭可以全方位的監(jiān)測周圍的環(huán)境。保護(hù)架是用來防止計算機(jī)受到外界環(huán)境的撞擊，另外，保護(hù)架提高了攝像設(shè)備的高度，可以看的更遠(yuǎn)一些。 其簡圖如圖 2示 圖 2感器模塊的設(shè)計 傳感器就像人類的感覺器官，探測機(jī)器人必需要有這方面的設(shè)計，視覺傳感器也有他的局限性，實現(xiàn)視覺的功能是需要光的，如果在夜間執(zhí)行任務(wù)時就很難實現(xiàn)其功能，為更好的使機(jī)器人完成認(rèn)為，再加一組超聲波傳感器。 傳感器模塊是一個由金屬材 料板組成的圓柱體，這種結(jié)構(gòu)是根據(jù)主板的形狀設(shè)計的，傳感器模塊雖然結(jié)構(gòu)簡單，但里邊所安裝的電路主板是機(jī)器人的樞紐，機(jī)器人個部分的電路板都在這里，所以密封工作一定要做好。傳感器塊周圍安裝了 24 路紅外傳感器和超聲波傳感器。當(dāng)人遙控機(jī)器人執(zhí)行任務(wù)且視頻效果較好時可以關(guān)閉紅外和超聲波傳感器，當(dāng)視頻效果不好或是機(jī)器人自行執(zhí)行任務(wù)時，紅外和超聲波傳感器都要開啟。傳感器與箱體板安裝如圖所示： 買 文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 充值就可以下載原稿，疑問咨詢 14951605 或 1304139763 源及驅(qū)動模塊的設(shè)計 電源及驅(qū)動模塊是為機(jī)器人提供能源的部分，安裝有電池組和左右電機(jī)驅(qū)動器，因為電池組喝驅(qū)動部分有一些重量，所 以采用鑄鐵作為箱體。 盤運(yùn)動模塊 動方式的選擇 機(jī)器人的移動方式主要有輪式、履帶式、腿足式三種，另外還有步進(jìn)移動式、混合移動式、蛇行移動式等，各種移動方式的機(jī)動性能對比如表 2 2輪式、輪、履、腿式移動機(jī)構(gòu)性能比較： 移動機(jī)構(gòu)方式 輪式 履帶式 腿式 移動速度 快 較快 慢 越障能力 差 一般 好 機(jī)構(gòu)復(fù)雜程度 簡單 一般 復(fù)雜 能耗量 小 較小 大 機(jī)構(gòu)控制難易程度 易 一般 復(fù)雜 探測器需要一個良好的工作性能，要想較好的完成任務(wù)，需要平穩(wěn)的移動方式。很明 顯，履帶式移動機(jī)構(gòu)的性能居于輪式和腿式移動機(jī)構(gòu)之間，在地面適應(yīng)性能、越障性能方面有良好表現(xiàn)。履帶移動機(jī)構(gòu)地面適應(yīng)性能好，在復(fù)雜的野外環(huán)境中能通過各種崎嶇路面以及溝壑等，它的活動范圍廣，性能可靠，使用壽命長，輪式移動機(jī)構(gòu)無法與其比擬，適合作為探測機(jī)器人的推進(jìn)系統(tǒng)。所以采用履帶式的移動方式。另外，考慮到履帶移動方式的機(jī)動性能比較差，所以，本章節(jié)也設(shè)計了 2輪 +1個萬向輪的移動方案，這樣可以根據(jù)地形的不同，才用不同的移動方式，在平緩的地形中，可以采用輪式，在有溝壑的地形中采用履帶式。這樣就增加了探測機(jī)器人的工作效率 。 帶的選擇 根據(jù)探測機(jī)器人性能參數(shù)表可知，要求的移動速度不高，但移動距離應(yīng)該精準(zhǔn)，根據(jù)這些要求，履帶選用梯形齒同步帶，其特點(diǎn)如下： 結(jié)構(gòu)簡圖如圖 2 2帶簡圖 結(jié)構(gòu)：工作面為梯形齒，承載層為玻璃纖維繩芯、鋼絲繩等環(huán)形帶，有氯丁膠和聚氨酯橡膠兩種。 特點(diǎn)：靠嚙合傳動，承載層保證帶齒嚙合齒距不變，傳動比較準(zhǔn)確，軸壓力小，結(jié)構(gòu)緊買 文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 充值就可以下載原稿，疑問咨詢 14951605 或 1304139763 湊，耐油，耐磨性好，但安裝制造要求較高。 應(yīng)用： v50m/s P300 i10要求同步的傳動，也可用于低速傳動。 帶、齒 輪的設(shè)計計算 常見的行走機(jī)構(gòu)形式就是同步帶 /齒形帶。同步帶 /齒形帶傳動具有帶傳動，鏈傳動和齒輪傳動的優(yōu)點(diǎn)。同步帶傳動由于帶與帶輪是靠嚙合傳遞運(yùn)動和動力，故帶與帶輪間無相對滑動，能保證準(zhǔn)確的傳動比。同步帶通常以鋼絲或玻璃纖維為抗拉體，氯丁橡膠或聚氨酯為基體，這種帶薄而且輕，故可以用于較高速度。傳動的線速度可達(dá) 50m/s，傳動比可達(dá) 10，效率可達(dá) 98% 。傳動噪音比帶傳動，鏈傳動和齒輪傳動小，耐磨性好，不需有潤滑，壽命比摩擦帶長。其主要缺點(diǎn)是制造和安裝精度要求較高，中心距要求較嚴(yán)格。所以同步帶廣泛應(yīng)用于要求傳動 比準(zhǔn)確地中，小功率傳動中，如家用電器，計算機(jī)，儀器及機(jī)器人，機(jī)床，化工，石油等機(jī)械。 同步帶的設(shè)計計算 1選擇設(shè)計功率 0 k pp 選 擇(1) 2選擇帶型和節(jié)距 選取帶型為 H 型 (2) 3根據(jù)帶型 H 和小帶輪轉(zhuǎn)速 得最小齒輪 m 4 ,z 此 處 取 164Z ，此處取 Z=20 小帶輪節(jié)圓直徑 1 2 0 1 3 8 2 . 8 (3) 查表得其外徑 設(shè)計 1=20 21218 0 . 8 57 9 . 4 8d m md d m m4帶速 v= 11 8 2 . 8 5 4 7 . 5 2 0 . 2 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0dn (4) 5定軸間距0a=400帶長及其齒數(shù) 13bp 文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 充值就可以下載原稿，疑問咨詢 14951605 或 1304139763 210 0 1 20()2 ( )248 0 0 8 2 . 8 51 0 6 0 . 1 4 9a d (5) 7查表應(yīng)選用帶長代號為 420 的 H 型同步帶，其節(jié)線長 1070pL 節(jié)線上的齒數(shù)Z=84 8實際軸間距 a= 001 0 7 0 1 0 6 0 . 1 4 9 4 0 0 4 0 9 . 2 622m m (6) 9小帶輪嚙合齒數(shù) 11212 ( ) 1 022 bm e n t z (7) 10基本額定功率 20()1000aT m v (8) 查得02 1 0 0 . 8 50 . 4 4 8 /( 2 1 0 0 . 8 5 0 . 4 4 8 0 . 1 6 2 ) 0 . 1 610000 . 3 4k g mP k 所需帶寬 01 20 (9) 查表得： H 型帶01 4 0 1010 7 6 4 24 0 s m 查表得應(yīng)選帶寬代號為 150 的 H 型帶，其 1帶輪結(jié)構(gòu)和尺寸 傳動選用同步帶為 帶輪 2=20， d1=用同步帶作為履帶的優(yōu)點(diǎn)是：效率高，最高效率能達(dá)到 90%以上；設(shè)計簡單 ，只須根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格選擇節(jié)矩，齒數(shù)，長度，寬度就可以了。但是同步帶一旦選定，長度，寬度就是固定的，因此基本屬于定制，設(shè)計不同的履帶式平臺就需要不同的同步帶。這個特點(diǎn)限制了同步帶應(yīng)用的靈活性。 本設(shè)計還附加了輪式底盤的移動方式， 2輪加萬向輪，因為盡管履帶移動方式的穩(wěn)定性買 文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 充值就可以下載原稿，疑問咨詢 14951605 或 1304139763 比較強(qiáng)，但機(jī)動性比較差，所以，在必要的時候，可以根據(jù)地形的不同，裝配不同的移動方式。輪式底盤的裝配圖在附錄中，其他模塊不便。 齒輪的設(shè)計 這是輪式移動方式中，傳動是通過錐齒輪來實現(xiàn)的。錐齒輪的計算如下： 齒輪比 u=1 大端分度圓直徑 0數(shù) 2=30 大端模數(shù) 1=錐角 1=45 外錐距 Re=寬 寬系數(shù) R=b/均分度圓直徑 )=170 中錐距 e()=均模數(shù) Mm=)=向變位系數(shù) 徑向變位系數(shù) 1） =0 齒頂高 1+=6根高 1+c =隙 c= c m 齒距角 根角 f1=e)= 頂錐角 1+ 根錐角 1- 齒頂圓直徑 =裝距 頂距 =冠距 =1端分度圓齒厚 S1= /2+2 端面當(dāng)量齒數(shù) z1/=齒輪在這個設(shè)計中的作用是連接電機(jī)轉(zhuǎn)軸和車輪轉(zhuǎn)軸，采用的兩個 90 度錐齒輪進(jìn)行連接，這樣既可以保證兩個轉(zhuǎn)軸之間的傳動，有可以很好的黏合。 模塊的連接 算機(jī)模塊與傳感器模塊的連接如圖 2計算機(jī)模塊 傳感器蓋板 傳感器箱體 連接件 買 文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 充值就可以下載原稿，疑問咨詢 14951605 或 1304139763 圖 2算機(jī)模塊與傳感器模塊的連接 計算機(jī)模塊與傳感器模塊的連接很簡單，設(shè)計的原則就是模塊化設(shè)計，各模塊的拆裝應(yīng)該簡單明了。其中連接計算機(jī)模塊與蓋板的是 8顆 中顯示的是其中的兩個，其它 6顆都與這兩個對稱。注意，這里的螺釘式直接連接到蓋板上的，并且計算機(jī)固定架僅僅靠著幾顆螺釘連接。因此，安裝時務(wù)必裝緊，避免由于震動等造成螺釘?shù)乃蓜印?傳感器上的蓋板則是用 8顆 個連接機(jī)構(gòu)需兩個螺釘，其它六個與這兩個均勻分布，這樣的拆卸非常方便。從圖中可以看出， 8顆內(nèi)六角沉頭螺釘都固定在了計算機(jī)模塊的外部，很明顯，這樣 連接即使不拆除計算機(jī)模塊，也可以打開蓋板看到傳感器模塊里的情況，為排查故障等提供了方便，還有就是，蓋板要比傳感器的箱體要大，因為，傳感器箱體里放的是幾乎所有機(jī)器人所需要的電路板，防止大量灰塵進(jìn)入到里邊影響電路的正常工作。 在傳感器模塊與蓋板之間有一條扁平電纜連接，在末端分成兩個插頭，其中一個是插在傳感器主板上，是 24傳感器層頂?shù)挠秒娫O(shè)備提供 24一個插在傳感器主板上的一個擴(kuò)展卡上。作用是將機(jī)器人底層的 感 器模塊與電源驅(qū)動模塊的部分連接 連接方法如圖 2 2感器模塊與電源驅(qū)動模塊的連接 如圖所示，這里蓋板的連接方式與傳感器蓋板的連接方式相同，用 8 顆 六角沉頭螺釘固定。 由于傳感器箱體底部安裝了電路主板等，所以是封閉的，用計算機(jī)架的連接方式就不能實現(xiàn)拆卸方便的原則，所以采用途中所示的方法，兩個模塊分別固定各自的連接快，然后結(jié)合到一塊兒，然后用一顆 六角圓柱頭螺釘進(jìn)行緊固，螺釘頭朝外，這樣拆裝就相當(dāng)傳感器箱體 兩模塊連接件 電源及驅(qū)動模塊蓋板 買 文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 充值就可以下載原稿，疑問咨詢 14951605 或 1304139763 簡單了，兩個模塊之間共有四組 這樣的連接方式，分布在蓋板的四周。 源驅(qū)動模塊與底盤運(yùn)動模塊的連接圖 如圖 2示， 1 為電源及驅(qū)動模塊， 2 為減振機(jī)構(gòu)， 3 為連接架， 4 位履帶當(dāng)板。這兩個模塊連接較其它模塊有所不同，電源及驅(qū)動模塊與運(yùn)動底盤連接，它的穩(wěn)定性直接影響機(jī)器人的工作效率，為了減小底盤移動產(chǎn)生的震動，在與電源及驅(qū)動模塊的連接中，加進(jìn)一個減震機(jī)構(gòu)，如圖所示，這個結(jié)構(gòu)剛性比較好，可以消除一些由于路面不平產(chǎn)生的震動。連接架的下端用四顆 栓進(jìn)行固定。機(jī)器人共有四組這樣的減振機(jī)構(gòu)，左右各兩組。 圖 2源驅(qū)動模塊與底盤運(yùn)動模塊的連接 第三章 能源驅(qū)動的設(shè)計選擇 機(jī)器人運(yùn)行條件不同消耗的電能如表 3 3器人消耗電能量 運(yùn)行條件 電流（ A） 機(jī)器人待機(jī)（傳感器處于休眠狀態(tài)） 器人靜止（所有傳感器工作） 2A 機(jī)器人前進(jìn)（最大 3m/s 速度） 器人旋轉(zhuǎn)（ 1m/s 速度） 表中可以看出，機(jī)器人的功耗控制的較低，并且散熱系統(tǒng)的設(shè)計有效的利用了金屬殼作為散熱器。在正常工作環(huán)境下，機(jī)器人長時間工作也不會過熱，所以可以放心使用。 源的供給 本機(jī)器人的能源裝置配置了兩單元鉛酸蓄電池，其參數(shù)如下： 容量： 24 單元 12V 串聯(lián)，單元容量 12408量： 11放電能力： 1070續(xù)電路 能量密度： 39Wh/源及驅(qū)動模塊 減震機(jī)構(gòu) 連接架 運(yùn)動底盤 買 文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 充值就可以下載原稿，疑問咨詢 14951605 或 1304139763 循環(huán)壽命： 500 次 工作時間： 4時 機(jī)的選用 驅(qū)動裝置的選擇 按照能源的不同 ，可分為液動，氣動，電動三大類。電驅(qū)動器由于電能易于獲取，容易傳輸，沒有污垢，易于維修等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛采用。在機(jī)器人使用的電驅(qū)動器中，步進(jìn)電機(jī)與數(shù)字電子計算機(jī)的結(jié)合上，表現(xiàn)出很好的發(fā)展前景。 根據(jù)第二章計算結(jié)果和機(jī)器人性能要求，配置了樂日本三洋公司生產(chǎn)的 流電機(jī)，外觀如圖 3示： 圖 3 三洋直流電機(jī) 電機(jī)參數(shù)如下： 額定電壓 24V 額定功率 60W 額定轉(zhuǎn)速 3000n/速比 1:5 編碼盤線數(shù) 512機(jī)驅(qū)動的選擇 直流電機(jī)將軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動輸入到齒輪箱，然后齒輪箱的輸出軸控制輪子轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)動整個機(jī)器人運(yùn)動。直流電機(jī)上的電壓大小影響它的轉(zhuǎn)速和扭矩。 探測機(jī)器人的調(diào)速是通過直流運(yùn)動控制器來實現(xiàn)的，此探測機(jī)器人配置了 瑞士司的 圖 3示： 買 文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 充值就可以下載原稿，疑問咨詢 14951605 或 1304139763 圖 3動器 動控制器是專為直流電機(jī)而量身定做的，配合性能優(yōu)異的 使在轉(zhuǎn)速非常低的情況下，也能到達(dá) 的定位控制精度。 805 運(yùn)動控制器由功能強(qiáng)大的 16 位處理器和性能卓越的數(shù)字濾波器組成智能化的 805 能實現(xiàn)以下功能： 1速度控制：在絕大多數(shù)應(yīng)用中，均能達(dá)到優(yōu)異的速度同步性能，同時轉(zhuǎn)矩波動最小內(nèi)置 節(jié)器能準(zhǔn)確到達(dá)指定位置。 2 速度模式可以方便實現(xiàn)諧波，三角形，梯形及更復(fù)雜的復(fù)合運(yùn)動速度圖運(yùn)行模式。 3位置控制：采用限位開關(guān)，參考令位及高分辨率的編碼器，可以實現(xiàn)高精度定位控制。 4附加控制模式：可以通過步進(jìn)控制模式同步控制多個電機(jī)工作。 5轉(zhuǎn)矩控制：通過調(diào)節(jié)電流實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩控制 6保存和運(yùn)行程序：可以完全脫離 機(jī)獨(dú)立運(yùn)行，實現(xiàn)所有控制功能。 7輸入輸出： 給定信號輸入：可以用模擬方式或數(shù)字方式輸入給定速度，此書如也可以作為參考信號用。根據(jù)不同的工作模式，又是需要頻率信號輸入。 故障輸出端（集成極開路輸出）：可以設(shè)置 成旋轉(zhuǎn)方向輸入，數(shù)字輸入或參考輸入 口。 口：用于與 機(jī)通訊和控制程序運(yùn)作。 線口如表 3 3接線表如下： 電源側(cè) 9 針 D 型串口 電機(jī)側(cè) 接線端 功能 接線端 功能 接線端 功能 送端 ) 2 收端 ) 三輸入端 ) 收3 送端 ) 三輸買 文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 充值就可以下載原稿，疑問咨詢 14951605 或 1304139763 端 ) 入端 ) 模擬地 ) 5 ) (編碼器 A 通道 ) 故障輸出端 ) (編碼器 B 通道 ) 擬輸入端） 5)(系統(tǒng)提供 +5V) 24V(點(diǎn)源正極 ) 信號地 ) ) 接電機(jī)正極 ) 第三輸入端 ) 電機(jī)負(fù)極） 第四章 傳感器系統(tǒng)的設(shè)計 首先，機(jī)器人的傳感器就像人體上的感覺器官，它可以探測到周圍的環(huán)境，然后經(jīng)過綜合性的測量、計算，對他的行為進(jìn)行選擇判斷。其中，視覺是最重要的，因為，即使只有視覺的時候，也能根據(jù)看到的進(jìn)行前行或是改變行為方式，但如果失去了視覺，即使其他的感覺功能都存在，也很難判斷周圍的環(huán)境，很難對行為方式進(jìn)行判斷。所以首先應(yīng)選擇視覺傳感器。 覺傳感器 因為在設(shè)計過程中，為了保護(hù)好攝像設(shè)備的連接線以及防止設(shè)備被環(huán)境腐蝕等，已經(jīng)設(shè)計了用舵機(jī)控制自由度的攝像云臺，安裝攝 像頭的部位可以在控制下朝向任何的方向，所以只需一個 像頭即可。 買 文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 充值就可以下載原稿，疑問咨詢 14951605 或 1304139763 如圖 3示；具體視覺參數(shù)如表 4 4 4覺具體參數(shù)如下： 傳感器類型 光器 傳感器像素 130 最高分辨率 ( 1280*960 最大帖數(shù) (30 色彩位數(shù) (24 對焦方式 /范圍 自動對焦 攝像頭壓縮比 5:1 兼容操作系統(tǒng) 000/P 口類型 色 銀灰色 其它 內(nèi)置麥克風(fēng)，用 術(shù)，清晰，無回音的語音系統(tǒng)。 為了使機(jī)器人更好地執(zhí)行任務(wù)，配置了 24 路超聲波傳感器和 外傳感器。兩種測距傳感器可以互補(bǔ)，例如有些不反射紅外的物體（像黑色塑料等）卻能很好地反射超聲波，反之，很多超聲波傳感器無法檢測到的物體（像纖細(xì)的織物）很容易被紅外測距傳感器檢測到。 聲波傳感器 超聲波傳感器安裝如圖 文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 充值就可以下載原稿，疑問咨詢 14951605 或 1304139763 圖 4聲波傳感器安裝圖 超聲波傳感器就是被兩個螺釘固定在了箱體上，共配置了 24 路超聲波傳感器安裝到了傳感器的箱體周圍的壁上。 超聲波傳感器的測距工作原理：超聲波傳感器激發(fā)出一束很 窄的超聲波在空氣中傳播，當(dāng)遇到障礙物時，超聲波返回。根據(jù)超聲波的傳遞時間就能準(zhǔn)確地計算出障礙物的相對距離。 原理如圖 4 4聲波檢測距板原理圖 本設(shè)計采用的使集成的超聲測距傳感器，使用簡單。首先將超聲波傳感器的 號拉到高電平，此時超聲波傳感器換能器的將激發(fā)超聲波。 號高電平的時間與需要測量的最長距離有關(guān)。當(dāng)超聲波遇到障礙物時，超聲波將返回，超聲波傳感器檢測到回波信號后，將 為高電平。當(dāng) 號為低電平時， 時也變?yōu)榈碗娖?。因此可以計算障礙物的距離： 障礙物的距離 S=（ 電平時間 電平的時間） *聲速 /2。超聲波傳感器工作的時序如圖 4示 定時器 控制 顯示器 調(diào)制器 計時器 接受檢驗 振蕩器 超聲波接收器 超聲波發(fā)生器 買 文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 充值就可以下載原稿，疑問咨詢 14951605 或 1304139763 圖 4聲波傳感器工作時序圖 外傳感器的配置 除了超聲波傳感器，還為探測機(jī)器人配置了 24 路紅外傳感器參數(shù)的型號為 格數(shù)據(jù)為： 6型 12V) 工作電流 : 小于 300出形式 : 極管 出 封裝形勢 : 工程材料 安裝方式 : 直徑 17體螺紋，帶鎖緊螺母 光電開關(guān)輸出是開關(guān)量，只能判斷在測量距離內(nèi)有無障礙物，不