迎賓機器人設(shè)計

1、 1引言1.1設(shè)計目的 機器人可以干人不愿意干的事，把人從有毒的、有害的、高溫的或危險的，這樣的環(huán)境中解放出來，同時機器人可以干不好干的活，比方說在汽車生產(chǎn)線上我們看到工人天天拿著一百多公斤的焊鉗,一天焊幾千個點，就重復(fù)性的勞動，一方面他很累，但是產(chǎn)品的質(zhì)量仍然很低；另一方面機器人干人干不了的活，這也是非常重要的機器人發(fā)展的一個理由，比方說人們對太空的認識，人上不去的時候，叫機器人上天，上月球，以及到海洋，進入到人體的小機器人，以及在微觀環(huán)境下，對原子分子進行搬遷的機器人，都是人們不可達的工作。機器人是一個具有有類人的功能，比如說作業(yè)功能；感知功能；行走功能；還能完成各種動作，還有一個特點是根

2、據(jù)人的編程能自動的工作，這里一個顯著的特點，就是可以編程，改變工作、動作、工作的對象和工作的一些要求。是人造的機器或機械電子裝置，所以這種機器人仍然是個機器。但是目前還沒有一個統(tǒng)一的有關(guān)機器人定義，一般來說認為機器人是計算機控制的可以編程的目前能夠完成某種工作或可以移動的自動化機械，這是美國工程師協(xié)會定的一個定義，但日本和其他國家也對機器人有不同的看法，從完整的更為深遠的機器人定義來看，應(yīng)該更強調(diào)機器人智能，所以又提出來機器人的定義是能夠感知環(huán)境，能夠有學習、情感和對外界一種邏輯判斷思維的這種機器。那么這給機器人提出來更高層次的要求，所以要求設(shè)計出機器人。1.2設(shè)計背景首先我介紹一下機器人產(chǎn)生

3、的背景，機器人技術(shù)的發(fā)展，它應(yīng)該說是一個科學技術(shù)發(fā)展共同的一個綜合性的結(jié)果，也同時，為社會經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生了一個重大影響的一門科學技術(shù)，它的發(fā)展歸功于在第二次世界大戰(zhàn)中，各國加強了經(jīng)濟的投入，就加強了本國的經(jīng)濟的發(fā)展。另一方面它也是生產(chǎn)力發(fā)展的需求的必然結(jié)果，也是人類自身發(fā)展的必然結(jié)果，那么人類的發(fā)展隨著人們這種社會發(fā)展的情況，人們越來越不斷探討自然過程中，在改造自然過程中，認識自然過程中，實現(xiàn)人們對不可達世界的認識和改造，這也是人們在科技發(fā)展過程中的一個客觀需要。 “迎賓機器人”是一個機電結(jié)合的制作。在現(xiàn)實當中，當客人來到門口時，會向客人熱情的說一句“歡迎光臨”，同時記下進入人數(shù)，同樣當有客人從

4、門口離去時，它向客人熱情的道一句“謝謝光臨!”同時記下輸出人數(shù)。 大型展覽館迎賓機器人、科技館導游機器人、博物館導游機器人、旅游景點導游機器人，游樂場迎賓導游機器人.高校、研究所等進行網(wǎng)絡(luò)控制機器人和服務(wù)機器人研究的單位。企業(yè)促銷、產(chǎn)品展示、會展中心、大型商場、高級賓館、銀行、醫(yī)院等服務(wù)行業(yè)的導游，導購，多媒體信息查詢等特殊服務(wù)。.大型酒店、餐飲機構(gòu)（菜單介紹、點菜餐位預(yù)定與管理）。迎賓機器人的商業(yè)應(yīng)用 在公共場所以智能機器人作為企業(yè)宣傳和產(chǎn)品廣告的載體，除了可以起到流動宣傳車的作用外，最大的優(yōu)勢在于其與觀眾的互動性，觀眾可以通過語音對話等形式了解公司和產(chǎn)品的更多細節(jié)。這種方式可以大大提高民眾

5、的關(guān)注度，很容易引來媒體報道，達到花錢做媒體廣告的同等效果。 對于高新技術(shù)企業(yè)來說，機器人做宣傳員，可以突顯企業(yè)的高科技色彩，成為企業(yè)的形象代言人。這方面最成功的例子就是本田公司，該公司的asimo機器人可以說是風靡世界，為本田公司帶來了非常不錯的宣傳效應(yīng)。 對于需要大客流量的機構(gòu)，例如商場、科技館，“聰明活潑”的智能機器人可以有效地聚集人氣，對青少年群體尤其具有吸引力，就如同動物園里的大明星熊貓一樣，雖價值不菲，但絕對物有所值。 Multisim是美國國家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件

6、描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。 工程師們可以使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對電路進行仿真。Multisim提煉了SPICE仿真的復(fù)雜內(nèi)容，這樣工程師無需懂得深入的SPICE技術(shù)就可以很快地進行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計，這也使其更適合電子學教育。通過Multisim和虛擬儀器技術(shù)，PCB設(shè)計工程師和電子學教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計和測試這樣一個完整的綜合設(shè)計流程。NI Multisim軟件結(jié)合了直觀的捕捉和功能強大的仿真，能夠快速、輕松、高效地對電路進行設(shè)計和驗證。憑借NI Multisim，您可以立即創(chuàng)建具有完整組件庫的電路圖，并利用工業(yè)

7、標準SPICE模擬器模仿電路行為。借助專業(yè)的高級SPICE分析和虛擬儀器，您能在設(shè)計流程中提早對電路設(shè)計進行的迅速驗證，從而縮短建模循環(huán)。2設(shè)計原理與思路拿到題目，得到如下要求：1.能判斷顧客進門與出門，再有顧客進門時“歡迎光臨”，出門時“謝謝光臨”。2.能實時統(tǒng)計來訪人數(shù)及當前店內(nèi)人數(shù)，并用數(shù)碼管顯示出來。3.電路設(shè)計要求有抗干擾的措施。4.統(tǒng)計誤差不超過一人。5.電路設(shè)計不能使用MCU，只能應(yīng)用普通中小規(guī)模集成電路芯片。成本控制在20元內(nèi)。分析題目和要求，得到思路如下。整體功能的實現(xiàn)應(yīng)需要三個模塊來實現(xiàn)：判斷電路模塊、加法計數(shù)、加減計數(shù)模塊（用以計算進門人數(shù)及店內(nèi)的人數(shù)）及一個語音模塊。迎

8、賓機器人設(shè)計是應(yīng)用電子技術(shù)和計算機技術(shù)的綜合設(shè)計,使用機器人時對機器人的功能有特定的要求，首先從機器人的功能上分析要求機器人能夠在不用集成芯片的情況下實現(xiàn)計數(shù)功能并在數(shù)碼管上顯示出計數(shù)人數(shù)，然后還要在費用問題上進行分析比較盡可能降低設(shè)計成本。通過對題目要求的分析和各種芯片功能及費用的比較我們決定用74LS192、74LS161和7448芯片進行設(shè)計和電路連接。圖1原理框圖3電路原件功能介紹3.1電路元件介紹 74LS192D-2個 74LS161D-2個 7448N-4個 74LS04D-1個 七段顯示器-4個 電阻（200）-28個電阻（1000）-3個 VCC-6個開關(guān)-3個32 74LS

9、192功能 十進制可逆計數(shù)器74LS192引腳圖管腳及功能表 74LS192D是同步十進制可逆計數(shù)器，它具有雙時鐘輸入，并具有清除和置數(shù)等功能圖2邏輯符號圖中：load為置數(shù)端，UP為加計數(shù)端，DOWN為減計數(shù)端，BO為非同步進 位輸出端， CO為非同步借位輸出端，A、B、C、D為計數(shù)器輸入端， CLR為清除端，QA、QB、QC、QD為數(shù)據(jù)輸出端3.3 74LS161功能74LS161是常用的16進制可預(yù)置的同步加法計數(shù)器，他可以靈活的運用在各種數(shù)字電路，以及單片機系統(tǒng)種實現(xiàn)分頻器等很多重要的功能圖3當清零端CLR=“0”，計數(shù)器輸出QD、QC、QB、QA立即為全“0”，這個時候為異步復(fù)位功能

10、。當CLR=“1”且LOAD=“0”時，在ENP信號上升沿作用后，74LS161輸出端QD、QC、QB、QA的狀態(tài)分別與并行數(shù)據(jù)輸入端D、C、B、A的狀態(tài)一樣，為同步置數(shù)功能。而只有當CR=LD=EP=ET=“1”、CLK脈沖上升沿作用后，計數(shù)器加1。74LS161還有一個進位輸出端CO，其邏輯關(guān)系是CO= Q0Q1Q2Q3CET。合理應(yīng)用計數(shù)器的清零功能和置數(shù)功能，一片74LS161可以組成16進制以下的任意進制分頻器。3.4 7448功能圖4數(shù)字顯示譯碼器是驅(qū)動顯示器的核心部件，它可以將輸入代碼轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字顯示代碼，并在數(shù)碼管上顯示出來。圖4所示為七段顯示譯碼器7448的引腳圖，輸入A

11、 、B、C 和 D接收四位二進制碼，輸出OAOD為高電平有效，可直接驅(qū)動共陰極顯示器，三個輔助控制端 、 、 ，以增強器件的功能，擴大器件應(yīng)用。4 系統(tǒng)各模塊電路設(shè)計4.1 加減人數(shù)模板 加減人數(shù)模板是通過芯片74LS192D來實現(xiàn)的，該芯片和數(shù)字顯示譯碼管7448N聯(lián)接，通過開關(guān)來模擬人進出。有人進店時，模板及時得到消息并完成判斷，使顯示數(shù)碼管U12顯示數(shù)字自動加1,顯示進出人數(shù)。圖5顯示總?cè)藬?shù)模板顯示總?cè)藬?shù)模板是通過芯片74LS161D來實現(xiàn)的，該芯片和數(shù)字顯示譯碼管7448N聯(lián)接，通過開關(guān)來模擬人進入的總?cè)藬?shù)。有人進店時，模板及時得到消息并完成判斷，使顯示數(shù)碼管U5顯示數(shù)字自動加1,顯示

12、總?cè)藬?shù)。圖6控制開關(guān)模板觸動開關(guān)產(chǎn)生觸發(fā)脈沖觸發(fā)JK鎖存器，是JK鎖存器鎖存，以實現(xiàn)判斷（如圖7） 有客人進入時，控制模板及時判斷并把判斷結(jié)果運輸?shù)狡渌０?。因此，控制模板是設(shè)計的基本部分 圖75電路仿真圖下圖為調(diào)試開始時電路，按下置零開關(guān)后四個譯碼器均為零. 主要是J3控制，J3分別連接兩片74LS192D的LOAD端和兩片74LS160N的CLR端，在J3閉合時，通過74LS192D的LOAD端進行置數(shù)操作，使4SL192D輸出低電平，通過7448N進行譯碼，使數(shù)碼管顯示0。同時J3作用在74LS160N的CLR端，進行清零操作，通過7448N進行譯碼，最后七段顯示數(shù)碼管U2、U5、U8、

13、U12顯示的數(shù)字都變?yōu)榱?。置零模塊如圖8圖8下圖為有人進店時同時累加調(diào)試電路.開始有客人進入，首先檢測模塊成功檢測出，J1觸動。J1通過對74LS19274D的UP和LS160N的CLK的觸發(fā)使其進行加法計數(shù)，然后計數(shù)單元控制顯示單元的7448N，使7448N進行譯碼，使導致加減法計數(shù)模塊和加法計數(shù)模塊顯示同時加一，經(jīng)過電路，最后七段顯示數(shù)碼管U5、U12顯示出的數(shù)字均為一，由此可以得知現(xiàn)在這一時刻店中一共有一人和共有一人進入店中的準確訊息。每個人進入都會產(chǎn)生相同的過程，最后進入店內(nèi)總?cè)藬?shù)通過七段顯示管U5、U8顯示在工作人員面前，其中U8表示十位數(shù)，U5表示個位數(shù)，U5與U8結(jié)合顯示準確實時

14、的總?cè)藬?shù)。圖9下圖為有人退出店后電路。當有客人從店中出來的情況發(fā)生時，通過檢測，檢測成功后觸動開關(guān)J2。J2通過對74LS19274D的DOWM的觸發(fā)使其進行減法計數(shù)，經(jīng)過電路，然后計數(shù)單元控制顯示單元的7448N進行譯碼，導致加減法計數(shù)模塊減一，但加法技術(shù)模塊無變動，最后七段顯示數(shù)碼管U5、U12顯示出的數(shù)字不同，并展現(xiàn)在大家面前若承接上圖，可以得知現(xiàn)在這一時刻店中已經(jīng)沒有人和共有一人進入店中的準確訊息。有一個人進入都會產(chǎn)生相同的過程，最后進入店內(nèi)總?cè)藬?shù)通過七段顯示管U5、U8顯示，而店內(nèi)總?cè)藬?shù)通過U2、U12展現(xiàn)在工作人員面前，其中U2表示十位數(shù)，U12表示個位數(shù)，U2與U12結(jié)合顯示準確

15、實時的總?cè)藬?shù)。 圖106總結(jié)通過這課設(shè)，我有如下幾點心得： 首先，我進一步熟悉數(shù)字電路的知識，并將其應(yīng)用于實際，并且掌握了幾種常用芯片的工作原理，熟記他們的真值表。更深刻地了解了74LS192，74LS161，7448片的使用，主要是管腳的連接。了解一般科學實驗的基本步驟，學會用科學精神去處理實際問題，初步培養(yǎng)了科學嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L和實事求是的工作態(tài)度。其次，電路的調(diào)試是一個十分重要的環(huán)節(jié)。大部分電路圖接好后都不會一次性成功，都會或多或少的存在一些問題，畢竟理論和實際是有差距的。這時就要調(diào)試電路，首先應(yīng)該根據(jù)錯誤初步估計出錯的地方和原因，有針對性的檢查電路，對錯誤進行改正。 完成這次課程設(shè)計后，

16、真正體會到將所學知識運用到實踐中的快樂，最終得到了完美的結(jié)果，但是最重要的是經(jīng)歷一次如此難忘的過程。 設(shè)計電路最重要的是思路要清晰，一旦有了自己的思路就應(yīng)該有層次有條理的探索下去，只要堅持自己的觀點和判斷，就一定能實現(xiàn)，即便最后發(fā)現(xiàn)走進了死胡同，但是探索設(shè)想與求證的過程卻是通往另一條道路必不可少的環(huán)節(jié)。 在完成這次設(shè)計的過程中，我也有參考相關(guān)的設(shè)計課題，甚至還花了很長的時間去弄清楚別人的設(shè)計，以至于后來被束縛住，對自己的設(shè)計沒有了頭緒。學習吸收別人的長處是應(yīng)該的，但是不能完全沉浸進去，要有自己的思路和觀點，并且努力去實現(xiàn)。這就是快樂的最大源泉。 在完成設(shè)計的過程中自己不斷解決了一個個的難題，要

17、通向最后的成功，絕不會一蹴而就，飯要一口一口地吃，路要一步一步地走，做事要踏實，實事求是，不能好高騖遠。 在電路設(shè)計和芯片連接時，也出現(xiàn)了很多問題，問題多并不可怕，可怕的是在反復(fù)的受挫中沒有革新，不能改進自己的方法和思路。 通過這次課程設(shè)計，我對數(shù)字電子技術(shù)中的諸多知識有了更深層次的理解，也初步學會了如何將理論知識有機地與實際結(jié)合加以運用。這是一次獲益匪淺的實習參考文獻1 付家才電子工程實踐技術(shù)北京：北京工業(yè)出版社，20032 畢滿清電子技術(shù)實驗與課程設(shè)計北京：機械工業(yè)出版社，20013 閻石主編數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）北京：高等教育出版社，20094 丁潤濤主編電子工程手冊北京：機械工業(yè)出

18、版社，1995附錄1 器件明細表器件名稱器件型號器件數(shù)目十進制加法計數(shù)器74LS1922個十進制計數(shù)器741602個非門74LS041個電阻20028個電阻1K3個開關(guān)3個七段顯示器4個附錄2電路仿真圖附錄資料：不需要的可以自行刪除液壓缸焊接工藝規(guī)范 目的和適用范圍本規(guī)范規(guī)定了液壓缸焊接件的技術(shù)要求及檢驗規(guī)則。本規(guī)范適用于我公司所有液壓缸焊接件的CO2/MAG氣體保護焊及焊條手工電弧焊接。對有特殊要求的，可參照此規(guī)范或按相關(guān)技術(shù)協(xié)議執(zhí)行。本規(guī)范引用如下標準 GB/T 985 氣焊、手工電弧焊焊及氣體保護焊焊縫坡口的基本形式與尺寸GB/T 3323-2005 鋼溶化焊對接接頭射線照相和質(zhì)量分級G

19、B/T 6417.1-2005 金屬溶化焊焊縫缺陷分類及說明GB/T 8110 氣體保護電弧焊用碳鋼、低合金鋼焊絲GB/T 12469-1990 焊接質(zhì)量保證鋼熔化焊接頭的要求和缺陷分級GB/T 15830-1995 鋼制管道對接環(huán)焊用技術(shù)條件JB/T 6046 碳鋼、低合金鋼焊接構(gòu)件縫超聲波探傷方法和檢驗結(jié)果的分級JB/T 5943-1991 工程機械 焊接件通焊后熱處理方法XYG8-10 抽樣檢查方法技術(shù)要求3.1. 液壓缸焊接件的制造應(yīng)符合經(jīng)規(guī)定程序批準的產(chǎn)品圖樣及技術(shù)文件和本標準的規(guī)定3.2.CO2鋼瓶的使用要求 常溫（20 C50C）下瓶裝液態(tài)CO2壓力應(yīng)在5MPa以上，瓶中壓力小于

20、1MPa時不得再繼續(xù)使用，不用時鋼瓶應(yīng)放完余氣以備再次充裝。3.3. 焊接件材料和焊接材料3.3.1 用于焊接件的材料鋼號、規(guī)格尺寸等應(yīng)符合圖樣要求，檢驗合格后方可使用。常用鋼號為Q235、20、35、45、27SiMn。3.3.2 用于焊接的材料和焊接材料進廠時應(yīng)按材料標準規(guī)定，檢驗合格后方可使用。3.3.3 焊接材料選用應(yīng)按工藝技術(shù)文件的規(guī)定，凡技術(shù)文件中未明確規(guī)定焊條、焊絲型號時，焊條型號為E5016；焊絲型號為ER50-6，如需高強度焊絲時應(yīng)選用HO8Mn2SiMoA.焊絲應(yīng)符合GB/T 8110標準。3.3.4 焊條在施焊前必須烘干，烘干后的焊條在一天內(nèi)使用，超過一天，必須重新烘干，

21、烘干次數(shù)不得超過三次。3.4 焊前要求3.4.1 全部零件須檢驗合格后，方可組裝。3.4.2 組裝焊接零件的焊縫坡口形式與尺寸及焊縫間隙應(yīng)符合經(jīng)規(guī)定程序批準的產(chǎn)品圖樣及技術(shù)文件。設(shè)計編制工藝要求符合GB/T 985的規(guī)定。3.4.3 CO2或混合保護氣體焊前必須放水提純。3.4.4 焊接前需將距焊縫邊緣（不小于10mm）范圍內(nèi)焊接結(jié)構(gòu)表面上的鐵銹、油、油漬、塵土等雜物除凈，并去除潮濕。焊絲、焊條無缺損及油污。3.4.5 液壓缸用油管、芯管、缸體等過油腔體施焊前，必須對管內(nèi)外表面進行酸洗、磷化或噴砂處理除銹。3.4.6 焊前預(yù)熱處理凡公稱尺寸200mm的45#鋼材料必須進行焊道預(yù)熱處理，預(yù)熱溫度

22、為200C250C。特殊要求除外。3.5 焊接要求3.5.1 定位焊采用的焊接規(guī)范應(yīng)與正式焊接時相同3.5.2 首次采用焊接的新牌號鋼材、新焊條、新焊絲的焊接工藝、新的焊接方法等，必須在正式施焊前做出工藝評定，評定合格后方能施焊。3.5.3 禁止在非焊縫區(qū)引弧，焊接工藝參數(shù)應(yīng)符合工藝要求。3.5.4 在焊接過程中對粗糙度要求Ra3.2以上的表面應(yīng)加以保護。3.5.5 對圖樣及工藝規(guī)程中焊接表示不明確的零件不得焊接，經(jīng)技術(shù)部門相關(guān)人員解釋后方可施焊。3.6 焊后要求3.6.1 焊后應(yīng)去除焊瘤、焊漬、保證焊縫表面的平整，對于未清理焊縫的工件視為不合格品。3.6.2 沒有特殊要求的焊縫不得打掉余高。

23、3.6.3 除特殊部位需要焊后低溫熱處理的零件按工藝要求參數(shù)焊后熱處理，其余需要焊后熱處理的焊接件應(yīng)符合JB/T 6046標準。3.6.4 對有油口、接頭座、油管、螺紋等的焊接件，應(yīng)特別注意避免磕碰，按相應(yīng)的防護工藝規(guī)范加以保護。3.6.5 焊接接頭缺陷根據(jù)GB/T 6417.1-2005標準，將焊接缺陷分為六大類來判斷：裂紋、孔穴、固體夾雜、未熔合和未焊透、形狀缺陷、其他缺陷。根據(jù)GB/T 3323-2005標準中，按缺陷的性質(zhì)、缺陷的尺寸及數(shù)量將焊縫質(zhì)量分為、共四級（質(zhì)量依次降低），按規(guī)定我廠液壓缸焊接件的焊縫質(zhì)量等級為不低于級。3.6.6 液壓缸常見焊接形式的焊縫收弧位置見表1的要求。3

24、.6.7 外部形狀缺陷應(yīng)符合表2的要求。3.6.8 焊縫的內(nèi)部缺陷應(yīng)符合表3的要求。3.6.9 有密封性要求的液壓缸零件焊縫，不得有滲漏。3.6.10 焊后按要求打上焊工的印記。檢驗規(guī)則4.1 焊接件的質(zhì)量應(yīng)按圖樣、工藝文件及本標準進行檢驗。4.2 焊縫的外部幾何形狀用量具或樣板逐件檢驗，焊縫收弧位置應(yīng)符合表1的規(guī)定，外部形狀缺陷應(yīng)按表2逐件進行檢驗。4.3 焊縫的內(nèi)部缺陷按XYG8-10抽樣檢查方法進行抽樣檢驗，應(yīng)符合表3的規(guī)定。4.4 密封檢驗、探傷及機械性能檢驗按圖樣、相關(guān)技術(shù)文件或定貨技術(shù)要求中的規(guī)定進行。4.5 規(guī)定公稱尺寸200mm的缸筒、法蘭及活塞桿上環(huán)形焊縫按工藝要求檢查表面產(chǎn)生的氣孔、裂紋，可用表面著色法檢驗。4.6 規(guī)定公稱尺寸200mm的缸筒、法蘭及活塞桿上環(huán)形焊縫按工藝要檢查內(nèi)部的氣孔、裂紋、固體夾渣、未熔合和未焊透缺陷，可用超聲波探傷檢查，探傷長度不小于焊縫全長的30%，當發(fā)現(xiàn)缺陷時應(yīng)加大透視長度，以及全部焊縫進行透視。4