機電一體化創(chuàng)新項目設計

1、課程任務書課程名稱機電創(chuàng)新項目設計設計題目德普施機器人學院機電專業(yè)班級機械設計制造及其自動化提高 1 班實驗組號2協(xié)作者學號3209000518姓名2012年 10 月 27 日題目名稱德普施機器人一、設計項目實驗的內容項目實驗是機電入門課程，它是以德國慧魚公司和德普施公司生產的機電產品示教模型為對象，對機械設備進行動態(tài)模擬和設計分析的機電典型系統(tǒng)。要求學生親自動手拼接裝配機械設備模型，了解機械系統(tǒng)和微機控制系統(tǒng)的原理、特點、設計方法，培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際、獨立思考與分析能力的。依據(jù)旨在提高學生“以機為主，以點為輔，機電有機結合”的分析與設計能力。通過例舉，完成以實踐活動環(huán)節(jié)為主的綜合性設計訓

2、練過程，二、設計項目實驗的要求：掌握機電機械設備的總體結構以及各的組成和功能。分析機械裝置的主體結構和各機構的運動方式，確定機械傳動的工作鏈和基本原理，繪制機械傳動的簡圖。了解計算機控制械運動軌跡規(guī)劃和控制語句模塊的程序編輯。三、設計項目實驗應完成的工作：的編程方法以及機采用 CAD 設計繪圖。提交機械設備模型的測繪草圖（簽名）和實驗設計書（不少于 2000 字）。并呈交光盤電子文件。四、設計項目實驗進程安排：序號設計各階段內容地點起止日期1了解示教模型的演示過程，掌握模型的拼裝方法和機械本體裝配過程。實驗一號樓314月日2拼裝機械模型，掌握模型的構型裝配過程完成模型程序控制的電路連接。分析模

3、型的構造以及工作原理。實驗一號樓314至3分析計算機程序控制的方法，驅動認識。測試傳感系統(tǒng)的作用。機械運動的軌跡規(guī)劃。實驗一號樓314至4分析機械裝置的主和各傳構的運動方式，確定機械傳動鏈，繪制機構傳動副的運動簡圖。完成指定軌跡的編程。實驗一號樓314月日5開展 創(chuàng)新設計活動。查閱參考資料，擬訂新的設計方案；采用 Solidworks 等 CAD 設計 繪制機械設備的設計圖，按指導書的要求撰寫實驗 。分散學時月日至月日6定期為學生進行輔導和答疑工作。提交實驗實驗一號樓314月日至五、課程成績評定：分五級 ：優(yōu)秀； 良好； 中等； 及格； 不及格。其中 ； 實訓過程 40；設計書 40；考勤答疑

4、 20。六、應收集的資料及主要參考文獻1、機電系統(tǒng)設計等編著理工大學年月、機械系統(tǒng)的微機控制、解等編著年月3、機器人技術基礎1996 年 8 月technik主編華中理工大學4、參考：慧魚技術實驗系列機器人技術手冊，5、 德普斯機器人手冊發(fā)出任務書日期：指導教師簽名：計劃完成日期：20年月日20年月日基層教學責任人簽章：主管院長簽章：月日7答辯和評定成績。20年月日機電創(chuàng)新設計項目實訓課程設計書評分表學號班級指導教師分散學時起止日期：考查項目實驗表現(xiàn)(10)1、態(tài)度:認真較認真一般較差2、出勤率：全勤缺勤較少 缺勤較多全缺機器人模型論述 (40)1、機器人結構分析：2、工作空間及度：、機械機構

5、組成： 、傳動 方式圖： 、測試傳感系統(tǒng)； 6、 速度位移控制：7、 軌跡規(guī)劃圖：有無有無有無有無有無有無有無好 較好中等一般好 較好中等一般好 較好中等一般好 較好中等一般好 較好中等一般好 較好中等一般好 較好中等一般原理圖(20)1、 結構表達：2、 標準化規(guī)范：好較好中等一般較差好較好中等一般較差設計說明書(20)1、 完整性、正確性：2、 方案及總體分析：3、 規(guī)范性：4、或好 較好中等一般較差好較好中等一般較差好較好中等一般較差無思考題論述答辯 (10)好較好中等一般較差總評目錄1、德普施機器人概述12、機械人系統(tǒng)的基本. 13、驅動形式與執(zhí)行機構24、機器人的傳感系統(tǒng)原理3、QT

6、113-D 觸覺傳感器3、紅外45、機器人的控制5、車速計算5、直線行駛5、原地轉彎6、加速65.5、. 65.6、繞軸轉76、機器人的軌跡規(guī)劃77、運動軌跡程序78、實驗總結10德普施機器人1、德普施機器人概述寶貝車機器人 BS2 版是一個微型移器人，是德普施教育機器人中應用最廣泛的一款機器人產品。其底座為鋁合金金屬架構，堅固耐用，底座上安裝一個單片機教學底板，是單片機控制器。寶貝車機器人前面有兩個輪，分別由兩個電機控制；后輪為球體。可以通過單片機控制器來改變兩個電機的轉速和方向，從而控制小車的運動狀態(tài)。這也是本課程設計主要任務。單片機控制器是可插拔式的，既可用于機器人的應用設計，也可拔下用

7、于其它課程實驗；機器人教學底板上附有一個開放的教學面包板，學生可在面包板上搭建豐富的電子電路，用于教學、實訓或創(chuàng)新實踐。教學底板上還有一個標準的輸入輸出接口，可插接幾十種傳感器以構建豐富的應用，也可通過該接口設計更加豐富的擴展應用模塊。2、機械人系統(tǒng)的基本單片機及時鐘復位電路電源電路 LM7805，LM2940（電源指示燈）串口通信及 ISP 接口藍牙接口外電源接口，開關排針（電機接口），面包板3、驅動形式與執(zhí)行機構機器人的驅動形式是通過前面有兩個輪和一個為球體的后輪來驅動的（。執(zhí)行機構是兩個伺服電機，伺服馬達主要有三根線，分別為：黑、紅、白，其中紅色的為電源線（最大為 6V 直流電壓）；黑色

8、為地線；白色的為控制信號線（一般輸入周期為 23ms 左右的脈沖序列），通過對這信號線輸入脈沖序列來控制電機的運動，可以控制電機的運動速度，運動方向）。機器人的伺服電機，使用前必須進行零點標定信號。當向單片機控制電板傳送編程 PULSOUT 12, 750 或 PULSOUT 13, 750 時，電板發(fā)出 1.5ms 脈沖信號，電機恰好不轉。 控制機器人走動，有旋轉直走兩種方式。旋轉時兩伺服電機旋轉方向一致，同為逆時針或順時針，直走時兩伺服電機旋轉方向相反，一逆一順。機械機構的傳動件選擇機械結構的傳動件主要是將伺服電機直接連上車輪，這樣的好處主要是：傳動簡單保證動力充足的情況下，進行運動計算時

9、簡單4、機器人的傳感系統(tǒng)原理4.1、QT113-D 觸覺傳感器QT113 可以在空氣中對大部分的電介質類型材料進行檢測，用戶可以增加一個金屬物體或帶金屬的物體來增加傳感器的檢測面積。 技術參數(shù)：5v 直流供電電壓，600 微安額定電流，20 mA 管腳輸出電流，輸出為電平信號。 主要應用于系統(tǒng)，接近傳感器。機器人的傳感系統(tǒng)標準配置包括觸須，光敏，和紅外三種傳感器。觸須由圖所示，在電路板前端根據(jù)相應的電路安裝金屬觸須，觸須與電路斷開且分布于機器人的左右前端。當觸須碰到物時電路接通，引起蜂鳴器響應，同時根據(jù)觸須的接通方向可設計出響應的回避程序避開物。光敏上圖為光源電路接線實物圖，兩個光敏電阻位于電

10、路板前面，通過設置電路中電阻的大小，可相應的調整光敏電阻的敏感程度。光敏電阻附近的光源發(fā)生變化時，或是遇到物陰影，或是有發(fā)光裝置引導，光敏電阻阻值會增大或減小，使電路斷開或接通，從而發(fā)送出前方光源信息。電路板根據(jù)電路的情況進行相應變化，朝向有光的地方進行運動。4.2、紅外機器人提供紅外發(fā)射接收裝置，通過紅外線的回射可提前探知紅外裝置前方的路面狀況，做出回避準備。相應的電路以及安裝如下所示。5、機器人的控制實驗中機器人的動力是伺服電機，伺服電機是靠脈沖來驅動的，所以在編寫程序驅動電機時，脈沖的控制很重要。在德普施機器人的 BS 系統(tǒng)中，控制機器人左邊伺服電機的是 13 號引腳，控制右邊電機的是

11、12 號引腳，所以編程中對這兩個引腳的不同控制將影響著機器人的運動形式。5.1、車速計算實驗中，把小車的速度調到最大，讓其行 100cm，測得小車行使的時間如下：于是，小車全速行使時的速度是 16.64cm/s。5.2、直線行駛 $STBS2 $PBASIC 2.5counter VAR Word FREQOUT 4, 2000, 3000FOR counter = 1 TO 60PULSOUT 13, 650PULSOUT 12, 850PAUSE 20123時間(s)6.055.926.06平均時間(s)6.01平均速度(cm/s)16.64NEXTEND5.3、原地轉彎 $STBS2 $

12、PBASIC 2.5counter VAR Word FREQOUT 4, 2000, 3000FOR counter = 1 TO 19PULSOUT 13, 850PULSOUT 12, 850PAUSE 20 NEXT END5.4、加速 $STBS2 $PBASIC 2.5counter VAR Word FREQOUT 4, 2000, 3000FOR counter = 1 TO 150PULSOUT 13, 750 + counterPULSOUT 12, 750 - counterPAUSE 20 NEXT END5.5、 $STBS2 $PBASIC 2.5counter V

13、AR Word FREQOUT 4, 2000, 3000FOR counter = 1 TO 100PULSOUT 13, 850 - counterPULSOUT 12, 650 + counterPAUSE 20 NEXT END5.6、繞軸轉 $STBS2 $PBASIC 2.5counter VAR Word FREQOUT 4, 2000, 3000FOR counter = 1 TO 36PULSOUT 13, 850PULSOUT 12, 750PAUSE 20 NEXT END6、機器人的軌跡規(guī)劃試驗中，機器人的軌跡如下圖：上圖中，機器人的運動形式包括直線、向左、向右、斜線、

14、原地轉、加、繞軸轉等。7、運動軌跡程序 $STBS2 $PBASIC 2.5counter VAR WordFREQOUT 4, 2000, 3000勻加速 50cmFOR counter = 1 TO 150PULSOUT 13, 750 + counterPULSOUT 12, 750 - counterPAUSE 20 NEXTPAUSE 1000原地逆時針轉 90 度FOR counter = 1 TO 19PULSOUT 13, 850PULSOUT 12, 850PAUSE 20 NEXTPAUSE 1000勻速 20cmFOR counter = 1 TO 60PULSOUT 1

15、3, 650PULSOUT 12, 850PAUSE 20 NEXTPAUSE 1000原地順時針轉 90 度FOR counter = 1 TO 21PULSOUT 13, 650PULSOUT 12, 650PAUSE 20 NEXTPAUSE 1000勻速 50cmFOR counter = 1 TO 60PULSOUT 13, 850PULSOUT 12, 650PAUSE 20 NEXTPAUSE 1000繞軸 90 度轉FOR counter = 1 TO 36PULSOUT 13, 850PULSOUT 12, 750PAUSE 20 NEXTPAUSE 1000勻速 150cm

16、FOR counter = 1 TO 240PULSOUT 13, 850PULSOUT 12, 650PAUSE 20 NEXTPAUSE 1000原地順時針轉 135 度FOR counter = 1 TO 28PULSOUT 13, 850PULSOUT 12, 850PAUSE 20 NEXTPAUSE 1000勻速 100cmFOR counter = 1 TO 180PULSOUT 13, 850PULSOUT 12, 650PAUSE 20 NEXT勻FOR counter = 1 TO 100PULSOUT 13, 850 - counterPULSOUT 12, 650 + counterPAUSE 20 NEXTEND8、實