自由行走機器人課程設計(共10頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 中國地質(zhì)大學長城學院 電氣工程及其自動化課程設計題 目 ZX2013-2型機器人制作 系 別 信息工程系 學生姓名 專 業(yè) 電氣工程及其自動化 學 號 指導教師 職 稱 高級工程師 2012 年 6 月 9 日目錄一、 摘要近年來，隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，機器人的研究及應用得到迅速發(fā)展，因其在教育，醫(yī)療，軍事，工業(yè)等領(lǐng)域的巨大應用，因此得到了許多國內(nèi)外科學家的關(guān)注。機器人視覺伺服系統(tǒng)是機器人研究領(lǐng)域的一個重要研究方向。以圖像為基礎(chǔ)的伺服機器人模型中，有許多的不確定性，如機器人動力學模型，運動學模型，攝像機系統(tǒng)以及雅可比矩陣的在線辨識方法，提出一種新的辨識思路。關(guān)鍵

2、詞：自動、行走、集成模塊二、實驗內(nèi)容1.1 ZX2013-2型機器人制作簡單原理本電路的集成塊采用NE555時基電路，內(nèi)部有比較器，RS觸發(fā)器、放電管等部分組成。初始狀態(tài)RS觸發(fā)器的Q端輸出低電平放點管截止不放電，3引腳輸出高電平。吃屎W2、R13、C5構(gòu)成正穩(wěn)態(tài)的掩飾電路，電源通過W2、R13對C5充電，當C5端的電壓達到2/3VCC時，R端比較器翻轉(zhuǎn)輸出高電平。此時S端電平基本不變從而致使RS觸發(fā)器觸發(fā)翻轉(zhuǎn)進入另一個穩(wěn)態(tài)，Q端輸出高電平，放電管導通C5的電壓瞬時被拉為低電平。因在正穩(wěn)態(tài)時MT2端為高電平對C1充滿了電2腳一直處于高電平當RS觸發(fā)器觸發(fā)翻轉(zhuǎn)進入另一個穩(wěn)態(tài)端后MT2變?yōu)殡娖酱藭r

3、C1通過W1、R6、R14對地放電，調(diào)節(jié)W1可以調(diào)節(jié)放電的時間。當C1端的電壓降到1/3VCC時S端比較器翻轉(zhuǎn)致使RS觸發(fā)器進入正穩(wěn)態(tài)，因此循環(huán)，分別調(diào)節(jié)W2、W1可以控制正、負穩(wěn)態(tài)電路的掩飾長短。3引腳是正、負穩(wěn)態(tài)的輸出端，正、負穩(wěn)態(tài)分別輸出正、負電平。該電平加到電容C2上給C2充電使輸出電平穩(wěn)定，該電平就是后面驅(qū)動電路的控制信號。該控制信號經(jīng)R5加到9013的基極，9013是NPN管，基極正電平是9013的C、E極導通，而9012截止，也即是正穩(wěn)態(tài)時9013導通，9013集電極被拉為低電平，再經(jīng)過R7加到VT3-9012的基極VT3導通，從而VT5、VT7導通，電流通過MT2經(jīng)過電機后流經(jīng)

4、MT1。點擊正轉(zhuǎn)機器人向前行走、發(fā)聲，閃眼睛。W2控制電機正轉(zhuǎn)的時間。當555處于負穩(wěn)態(tài)時輸出低電平，通過R4加到VT2、VT4、VT6、VT8導通。電流通過MT1經(jīng)過電機后流經(jīng)MT2。電機反轉(zhuǎn)機器人后退，由于發(fā)聲、閃電電路經(jīng)過一只二極管供電，正轉(zhuǎn)時二極管截止發(fā)聲、閃燈電路無電壓停止工作。1.2 ZX2013-2型機器人制作目的和任務目的：（1）識別各種電子元器件（2）熟練掌握焊接技術(shù)及簡單電子元器件的裝配（3）學會閱讀印刷電路板（4）掌握ZX2013-2型機器人定時行走的工作原理任務：設計實現(xiàn)的機器人，應具有向前和向后走的功能，并且在行走過程中會伴隨有音樂，眼睛會閃爍紅光。首先對照“元件清單

5、”清點元件數(shù)量，并用萬用表將各個元件測量一下，做到心中有數(shù)。按照先焊接時先焊小元件，再焊大元件，最后焊集成塊的原則進行操作，元件盡量貼著底板“對號入座”，不得將元件插錯，如果一次焊接不成功應等冷卻后在進行下一次焊接，以免燙壞集成塊。功能電路板部分裝配成功后再來焊接電機、電源部分的引線。1.3 系統(tǒng)設計及工作原理圖（1）工作原理圖（2）元器件清單序號名稱型號規(guī)格位號數(shù)量1三極管9013VT112三極管9012VT2、VT3、VT433三極管8550VT5、VT624三極管8050VT7、VT825集成塊NE555IC16二極管1N4148VD1、VD2、VD437發(fā)光二極管LED 3VD318電

6、阻1KR1、R529電阻2KR2、R3、R7、R12410電阻100R4、R6211電阻10KR8、R11、R14312電阻51R9、R10213電阻20KR13114可調(diào)電阻200KW1、W2215電解電容100 ufC1、C4、C5316電解電容10 ufC2117瓷片電容103C31（3）主要元器件名稱及功能三極管 又稱“晶體三極管”或“晶體管”。在半導體鍺或硅的單晶上制備兩個能相互影響的PN結(jié)，組成一個PNP（或NPN）結(jié)構(gòu)。中間的N區(qū)（或P區(qū)）叫基區(qū)，兩邊的區(qū)域叫發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，這三部分各有一條電極引線，分別叫基極B、發(fā)射極E和集電極C，是能起放大、振蕩或開關(guān)等作用的半導體電子器件。

7、集成塊 一般意義上講，集成塊就是指集成電路，集成塊是集成電路的實體，也是集成電路的通俗叫法。從字面意思來講，集成電路是一種電路形式，而集成塊則是集成電路的實物反映。二極管 又稱集體二極管,簡稱二極管(diode)，另外，還有早期的真空電子二極管；它是一種具有單向傳導電電流的電子器件。在半導體二極管內(nèi)部有一個PN結(jié)兩個引線端子，這種電子器件按照外加電壓的方向，具備單向電流的轉(zhuǎn)導性。一般來講，晶體二極管是一個由p型半導體和n型半導體燒結(jié)形成的p-n結(jié)界面。在其界面的兩側(cè)形成空間電荷層，構(gòu)成自建電場。當外加電壓等于零時，由于p-n 結(jié)兩邊載流子的濃度差引起擴散電流和由自建電場引起的漂移電流相等而處于

8、電平衡狀態(tài)，這也是常態(tài)下的二極管特性。發(fā)光二極管 簡稱為LED。由鎵（Ga）與砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二極管，當電子與空穴復合時能輻射出可見光，因而可以用來制成發(fā)光二極管。在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。磷砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光。電阻 電阻，因為物質(zhì)對電流產(chǎn)生的阻礙作用，所以稱其該作用下的電阻物質(zhì)。電阻將會導致電子流通量的變化，電阻越小，電子流通量越大，反之亦然。沒有電阻或電阻很小的物質(zhì)稱其為電導體，簡稱導體。不能形成電流傳輸?shù)奈镔|(zhì)稱為電絕緣體，簡稱絕緣體?？烧{(diào)電阻 可調(diào)電阻的標稱值是標準可以調(diào)整到最大的電阻阻值，理論上，可調(diào)電阻

9、的阻值可以調(diào)整到0與標稱值以內(nèi)的任意值上，但因為實際結(jié)構(gòu)與設計精度要求等原因，往往不容易100%達到“任意”要求，只是“基本上”做到在允許的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，從而來改變阻值。電解電容 電解電容是電容的一種，金屬箔為正極（鋁或鉭），與正極緊貼金屬的氧化膜（氧化鋁或五氧化二鉭）是電介質(zhì)，陰極由導電材料、電解質(zhì)（電解質(zhì)可以是液體或固體）和其他材料共同組成，因電解質(zhì)是陰極的主要部分，電解電容因此而得名。同時電解電容正負不可接錯。瓷片電容 瓷片電容(ceramiccapacitor)是一種用陶瓷材料作介質(zhì),在陶瓷表面涂覆一層金屬薄膜,再經(jīng)高溫燒結(jié)后作為電極而成的電容器。通常用于高穩(wěn)定中，作為回路、旁瓷片電容路

10、電容器及墊整電容器。NE555集成塊 NE555是屬于555系列的計時IC的其中的一種型號，555系列IC的接腳功能及運用都是相容的，只是型號不同的因其價格不同其穩(wěn)定度、省電、可產(chǎn)生的振蕩頻率也不大相同；而555是一個用途很廣且相當普遍的計時IC，只需少數(shù)的電阻和電容，便可產(chǎn)生數(shù)位電路所需的各種不同頻率之脈波訊號。主要特點：（1）只需簡單的電阻器、電容器，即可完成特定的振蕩延時作用。其延時范圍極廣，可由幾微秒至幾小時之久。（2）它的操作電源范圍極大，可與TTL，CMOS等邏輯電路配合，也就是它的輸出電平及輸入觸發(fā)電平，均能與這些系列邏輯電路的高、低電平匹配。（3）其輸出端的供給電流大，可直接推

11、動多種自動控制的負載。（4）它的計時精確度高、溫度穩(wěn)定度佳，且價格便宜。引腳位配置：Pin 1 (接地) -地線(或共同接地) ，通常被連接到電路共同接地。Pin 2 (觸發(fā)點) -這個腳位是觸發(fā)NE555使其啟動它的時間周期。觸發(fā)信號上緣電壓須大于2/3 VCC，下緣須低于1/3 VCC 。Pin 3 (輸出) -當時間周期開始555的輸出輸出腳位，移至比電源電壓少1.7伏的高電位。周期的結(jié)束輸出回到O伏左右的低電位。于高電位時的最大輸出電流大約200 mA 。Pin 4 (重置) -一個低邏輯電位送至這個腳位時會重置定時器和使輸出回到一個低電位。它通常被接到正電源或忽略不用。Pin 5 (

12、控制) -這個接腳準許由外部電壓改變觸發(fā)和閘限電壓。當計時器經(jīng)營在穩(wěn)定或振蕩的運作方式下,這輸入能用來改變或調(diào)整輸出頻率。Pin 6 (重置鎖定) - Pin 6重置鎖定并使輸出呈低態(tài)。當這個接腳的電壓從1/3 VCC電壓以下移至2/3 VCC以上時啟動這個動作。Pin 7 (放電) -這個接腳和主要的輸出接腳有相同的電流輸出能力，當輸出為ON時為LOW，對地為低阻抗，當輸出為OFF時為HIGH，對地為高阻抗。Pin 8 (V +) -這是555個計時器IC的正電源電壓端。供應電壓的范圍是+4.5伏特(最小值)至+16伏特(最大值)。參數(shù)功能特點：供應電壓4.5-18V供應電流3-6 mA&#

13、183;輸出電流225mA (max) 上升/下降時間100 ns電機 導體受力的方向用左手定則確定。這一對電磁力形成了作用于電樞一個力矩，這個力矩在旋轉(zhuǎn)電機里稱為電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩的方向是逆時針方向，企圖使電樞逆時針方向轉(zhuǎn)動。如果此電磁轉(zhuǎn)矩能夠克服電樞上的阻轉(zhuǎn)矩（例如由摩擦引起的阻轉(zhuǎn)矩以及其它負載轉(zhuǎn)矩），電樞就能按逆時針方向旋轉(zhuǎn)起來。（4）主要使用工具烙鐵 是電子制作和電器維修必工具，主要用途是焊機元件及導線，按結(jié)構(gòu)可分為內(nèi)熱式電烙鐵和外熱式電烙鐵，按功能可分為焊接用電烙鐵和吸錫用電烙鐵，根據(jù)用途不同又分為大功率電烙鐵和小功率電烙鐵。內(nèi)熱式的電烙鐵體積較小，而且價格便宜。一般電子制作都用20W-

14、30W的內(nèi)熱式電烙鐵。當然有一把50W的外熱式電烙鐵能夠有備無患。內(nèi)熱式的電烙鐵發(fā)熱效率較高，而且更換烙鐵頭也較方便。錫絲 錫絲是焊錫中的一種產(chǎn)品，錫絲可分為有鉛錫絲和無鉛錫絲兩種，均是用于線路板的焊接萬用表 萬用表又叫多用表、三用表、復用表，萬用表分為指針式萬用表和數(shù)字萬用表引。是一種多功能、多量程的測量儀表，一般萬用表可測量直流電流、直流電壓、交流電流、交流電壓、電阻和音頻電平等，有的還可以測交流電流、電容量、電感量及半導體的一些參數(shù)（如）。鑷子 鑷子是手機維修中經(jīng)常使用的工具，常常用它夾持導線、元件及集成電路引腳等。不同的場合需要不同的鑷子，一般要準備直頭、平頭、彎頭鑷子各一把。常用的要

15、選一把質(zhì)量好的鋼材鑷子（5）安裝調(diào)試過程1.當拿到套件后，對照元件清單逐一將數(shù)量慶典一遍，并用萬用表將各個元器件測量一遍。2.在焊接時按先焊小元件，再焊大元件，最后再喊集成塊的原理進行操作，元件盡量貼著底板對號入座，不得將元件插錯，由于集成塊555是采用雙排8腳直插式結(jié)構(gòu)，它的腳排列比較密集，在焊接時請用尖烙鐵進行快速焊接，如果一次焊接不成功，應等冷卻后在進行下一次焊接，一面燙壞集成塊。焊接完應反復檢查有無虛、假、錯焊，有無拖錫短路造成故障。3.功能電路板部分部分裝配成功后再來焊接電機、電源部分的引線。打開機器人后蓋將里面的電機線剪下伴我們配的接線焊在電機上，同時把到頭部分的紅線焊接下串接一只1N4148的二極管。再焊接電源線：一根焊接在電池極片的負極，另一根焊接在開關(guān)的 一端，電源和電機接線焊好后從背面的孔引出。裝在頭和搖頭杠桿后，