履帶式行走機(jī)器人論文

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1、長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文1緒論1.1機(jī)器人發(fā)展概況在工業(yè)機(jī)器入問(wèn)世30多年后的今天；機(jī)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(jī)器入的應(yīng)用取得了明顯的進(jìn)步。由干傳感器、控制、驅(qū)動(dòng)及材料等領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步，通過(guò)智能機(jī)器人系統(tǒng)首次在制造領(lǐng)域以外的服務(wù)行業(yè)，開(kāi)辟了機(jī)器人應(yīng)用的新領(lǐng)域，讓機(jī)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(jìn)行了很大的努力來(lái)開(kāi)發(fā)服務(wù)機(jī)器入系統(tǒng)，并力爭(zhēng)在較大范圍內(nèi)使用它們。這些機(jī)器人系統(tǒng)盡管有不同的應(yīng)用領(lǐng)域，但它們所從事的工作僅限于維護(hù)保養(yǎng)、修理、運(yùn)輸、清洗、保安、救援及數(shù)據(jù)采集等方面。機(jī)器人是一個(gè)通用的自動(dòng)化

2、裝置。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(1SO)的定義：“機(jī)器人是一種自動(dòng)的、位置可控的、具有編程能力的多功能操作機(jī)，這種操作機(jī)具有幾個(gè)軸，能夠借助可編程操作來(lái)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(guó)工程師喬治.大衛(wèi)發(fā)表了《適用重復(fù)作業(yè)的通用性工業(yè)機(jī)器人》論文開(kāi)始，到1962年美國(guó)聯(lián)合控制公司推出第一臺(tái)機(jī)器人“尤尼麥特”為止。機(jī)器人開(kāi)始在工業(yè)生產(chǎn)的各種場(chǎng)合中，起到了置關(guān)重要的作用。而在所有的機(jī)器人研究中，尤使日本的機(jī)器人研究最為突出?，F(xiàn)在國(guó)外大多都在致力于直立行走機(jī)器人和微型機(jī)器人的研究。特別是注重對(duì)于機(jī)器人控制和視覺(jué)識(shí)別方面的研究。對(duì)于行走機(jī)器人而

3、言，最引起大多數(shù)科學(xué)家注意的是對(duì)于視覺(jué)識(shí)別方面的研究。并且也取得了許多可人的成果。長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文行走機(jī)器人分很多種，不僅有直立式，還有履帶式，多支點(diǎn)式等等。而這里只談?wù)劼膸叫凶邫C(jī)器人。履帶式行走機(jī)器人是一種利用履帶進(jìn)行支撐機(jī)器人機(jī)體的移動(dòng)機(jī)器人目前我國(guó)發(fā)展了多履帶式機(jī)器人，有四條和六條履帶的移動(dòng)機(jī)器人。他們的優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)向方便移動(dòng)穩(wěn)定的特點(diǎn)，所以適合在惡劣的條件下進(jìn)行工作。1.2履帶式行走機(jī)器人概述所謂履帶式行走機(jī)器人（我們這里指的是普通的履帶式行走機(jī)器人）利用兩條履帶進(jìn)行支撐機(jī)體進(jìn)行移動(dòng)的機(jī)器人。它具有運(yùn)行穩(wěn)定，轉(zhuǎn)向靈活，能夠越過(guò)較小的障礙，并且承載重

4、量較大的特點(diǎn)。能夠在較惡劣的環(huán)境下進(jìn)行工作。是一種較穩(wěn)定的承載載體。而且它采用步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，利用單片機(jī)接口，使用C語(yǔ)言編程控制。所以在某一方面來(lái)說(shuō)，履帶式機(jī)器人是笨重機(jī)械結(jié)構(gòu)和先進(jìn)的高級(jí)控制語(yǔ)言的結(jié)合。是高科技的計(jì)算機(jī)技術(shù)和機(jī)械的有機(jī)結(jié)合。1.3履帶式行走機(jī)器人的結(jié)構(gòu)概述履帶式行走機(jī)器人包括機(jī)械部分和電控部分。機(jī)械部分主要是鏈傳動(dòng)和減震的設(shè)計(jì)及各部件的裝配。鏈傳動(dòng)采用套筒滾子鏈傳動(dòng)。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(jìn)電機(jī)的選擇和51系列單片機(jī)的選擇及C語(yǔ)言編程。2電動(dòng)機(jī)的選擇2.1電機(jī)的選擇原則電機(jī)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(jī)械能的裝置。伺服系統(tǒng)中所用的電機(jī)主要有步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，直流伺服電動(dòng)機(jī)，交流伺服電動(dòng)機(jī)等。為了保證機(jī)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(dòng)力大，體積小，質(zhì)量輕，便于計(jì)算機(jī)控制，成本低，便于安裝和維修的特點(diǎn)，這里選用步進(jìn)電機(jī)。長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文2.2步進(jìn)電機(jī)的工作原理步進(jìn)電機(jī)又稱電脈沖馬達(dá)，是伺服電動(dòng)機(jī)的一種。步進(jìn)電機(jī)是數(shù)字控制電機(jī)，它將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變成角位移，即給一個(gè)脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，因此非常適合于單片機(jī)控制。步進(jìn)電機(jī)可分為反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)（簡(jiǎn)稱VR）、永磁式步進(jìn)電機(jī)（簡(jiǎn)稱PM）和混合式步進(jìn)電機(jī)（簡(jiǎn)稱HB）。步進(jìn)電

6、機(jī)區(qū)別于其他控制電機(jī)的最大特點(diǎn)是，它是通過(guò)輸入脈沖信號(hào)來(lái)進(jìn)行控制的，即電機(jī)的總轉(zhuǎn)動(dòng)角度由輸入脈沖數(shù)決定，而電機(jī)的轉(zhuǎn)速由脈沖信號(hào)頻率決定。步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)控制信號(hào)工作，控制信號(hào)由單片機(jī)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(guò)程稱為脈沖分配。例如：三相步進(jìn)電機(jī)的三拍工作方式，其各相通電順序?yàn)锳-B-C－D,通電控制脈沖必須嚴(yán)格按照這一順序分別控制A,B,C，D相的通斷。(2)控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向如果給定工作方式正序換相通電，步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，如果按反序通電換相，則電機(jī)就反轉(zhuǎn)。(3)控制步進(jìn)電機(jī)的速度如果給步進(jìn)電機(jī)發(fā)一個(gè)控制脈沖，它就轉(zhuǎn)一步，再發(fā)一個(gè)

7、脈沖，它會(huì)再轉(zhuǎn)一步。兩個(gè)脈沖的間隔越短，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)得越快。調(diào)整單片機(jī)發(fā)出的脈沖頻率，就可以對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。2.3步進(jìn)電機(jī)的選擇結(jié)果選用Y系列籠型三相異步電機(jī)，因?yàn)檫@種電機(jī)高效，節(jié)能，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩高，噪聲低，振動(dòng)小，運(yùn)行安全可靠。安裝尺寸和功率等級(jí)完全符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（IEC）。由傳動(dòng)所需的動(dòng)力要求，及電動(dòng)機(jī)的安裝尺寸和裝配要求。選用型號(hào)為120BF4-1型的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。額定電壓50V。靜態(tài)時(shí)電流為6A，步距角3/1.5度?？蛰d起動(dòng)頻率為1000PPS空載運(yùn)行頻率1300PPS。額定轉(zhuǎn)距3.43N.M。長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文3底盤(pán)的設(shè)計(jì)3.1底盤(pán)設(shè)計(jì)的方案選擇在底

8、盤(pán)設(shè)計(jì)上，第一步是設(shè)計(jì)傳