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1、長春工業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計論文1緒論1.1機器人發(fā)展概況在工業(yè)機器入問世30多年后的今天;機器人己被人們看作是一種生產(chǎn)工具。在制造、裝配及服務(wù)行業(yè),機器入的應用取得了明顯的進步。由干傳感器、控制、驅(qū)動及材料等領(lǐng)域的技術(shù)進步,通過智能機器人系統(tǒng)首次在制造領(lǐng)域以外的服務(wù)行業(yè),開辟了機器人應用的新領(lǐng)域,讓機器人作為“人的助手”,使人們的生活質(zhì)量得以提高。目前在許多領(lǐng)域己經(jīng)進行了很大的努力來開發(fā)服務(wù)機器入系統(tǒng),并力爭在較大范圍內(nèi)使用它們。這些機器人系統(tǒng)盡管有不同的應用領(lǐng)域,但它們所從事的工作僅限于維護保養(yǎng)、修理、運輸、清洗、保安、救援及數(shù)據(jù)采集等方面。機器人是一個通用的自動化
2、裝置。國際標準化組織(1SO)的定義:“機器人是一種自動的、位置可控的、具有編程能力的多功能操作機,這種操作機具有幾個軸,能夠借助可編程操作來處理各種材料、零件、工具和專用裝置,以執(zhí)行各種任務(wù)”。從1954年美國工程師喬治.大衛(wèi)發(fā)表了《適用重復作業(yè)的通用性工業(yè)機器人》論文開始,到1962年美國聯(lián)合控制公司推出第一臺機器人“尤尼麥特”為止。機器人開始在工業(yè)生產(chǎn)的各種場合中,起到了置關(guān)重要的作用。而在所有的機器人研究中,尤使日本的機器人研究最為突出?,F(xiàn)在國外大多都在致力于直立行走機器人和微型機器人的研究。特別是注重對于機器人控制和視覺識別方面的研究。對于行走機器人而
3、言,最引起大多數(shù)科學家注意的是對于視覺識別方面的研究。并且也取得了許多可人的成果。長春工業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計論文行走機器人分很多種,不僅有直立式,還有履帶式,多支點式等等。而這里只談?wù)劼膸叫凶邫C器人。履帶式行走機器人是一種利用履帶進行支撐機器人機體的移動機器人目前我國發(fā)展了多履帶式機器人,有四條和六條履帶的移動機器人。他們的優(yōu)點是轉(zhuǎn)向方便移動穩(wěn)定的特點,所以適合在惡劣的條件下進行工作。1.2履帶式行走機器人概述所謂履帶式行走機器人(我們這里指的是普通的履帶式行走機器人)利用兩條履帶進行支撐機體進行移動的機器人。它具有運行穩(wěn)定,轉(zhuǎn)向靈活,能夠越過較小的障礙,并且承載重
4、量較大的特點。能夠在較惡劣的環(huán)境下進行工作。是一種較穩(wěn)定的承載載體。而且它采用步進電機進行驅(qū)動,利用單片機接口,使用C語言編程控制。所以在某一方面來說,履帶式機器人是笨重機械結(jié)構(gòu)和先進的高級控制語言的結(jié)合。是高科技的計算機技術(shù)和機械的有機結(jié)合。1.3履帶式行走機器人的結(jié)構(gòu)概述履帶式行走機器人包括機械部分和電控部分。機械部分主要是鏈傳動和減震的設(shè)計及各部件的裝配。鏈傳動采用套筒滾子鏈傳動。減振主要采用圓柱壓縮彈簧完成減振。電控部分主要是步進電機的選擇和51系列單片機的選擇及C語言編程。2電動機的選擇2.1電機的選擇原則電機是一種執(zhí)行元件,是在控制裝置的控制下,將電
5、能轉(zhuǎn)換為機械能的裝置。伺服系統(tǒng)中所用的電機主要有步進電動機,直流伺服電動機,交流伺服電動機等。為了保證機器人行走的速度和承載的重量以及所要滿足的控制要求,滿足慣性小,動力大,體積小,質(zhì)量輕,便于計算機控制,成本低,便于安裝和維修的特點,這里選用步進電機。長春工業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計論文2.2步進電機的工作原理步進電機又稱電脈沖馬達,是伺服電動機的一種。步進電機是數(shù)字控制電機,它將脈沖信號轉(zhuǎn)變成角位移,即給一個脈沖信號,步進電機就轉(zhuǎn)動一個角度,因此非常適合于單片機控制。步進電機可分為反應式步進電機(簡稱VR)、永磁式步進電機(簡稱PM)和混合式步進電機(簡稱HB)。步進電
6、機區(qū)別于其他控制電機的最大特點是,它是通過輸入脈沖信號來進行控制的,即電機的總轉(zhuǎn)動角度由輸入脈沖數(shù)決定,而電機的轉(zhuǎn)速由脈沖信號頻率決定。步進電機的驅(qū)動電路根據(jù)控制信號工作,控制信號由單片機產(chǎn)生。其基本原理作用如下:(1)控制換相順序通電換相這一過程稱為脈沖分配。例如:三相步進電機的三拍工作方式,其各相通電順序為A-B-C-D,通電控制脈沖必須嚴格按照這一順序分別控制A,B,C,D相的通斷。(2)控制步進電機的轉(zhuǎn)向如果給定工作方式正序換相通電,步進電機正轉(zhuǎn),如果按反序通電換相,則電機就反轉(zhuǎn)。(3)控制步進電機的速度如果給步進電機發(fā)一個控制脈沖,它就轉(zhuǎn)一步,再發(fā)一個
7、脈沖,它會再轉(zhuǎn)一步。兩個脈沖的間隔越短,步進電機就轉(zhuǎn)得越快。調(diào)整單片機發(fā)出的脈沖頻率,就可以對步進電機進行調(diào)速。2.3步進電機的選擇結(jié)果選用Y系列籠型三相異步電機,因為這種電機高效,節(jié)能,啟動轉(zhuǎn)矩高,噪聲低,振動小,運行安全可靠。安裝尺寸和功率等級完全符合國際標準(IEC)。由傳動所需的動力要求,及電動機的安裝尺寸和裝配要求。選用型號為120BF4-1型的步進電動機。額定電壓50V。靜態(tài)時電流為6A,步距角3/1.5度??蛰d起動頻率為1000PPS空載運行頻率1300PPS。額定轉(zhuǎn)距3.43N.M。長春工業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計論文3底盤的設(shè)計3.1底盤設(shè)計的方案選擇在底
8、盤設(shè)計上,第一步是設(shè)計傳