機器人畢 業(yè) 設(shè) 計(論文)

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1、工業(yè)機器人論文題目：清潔機器人控制系統(tǒng)的設(shè)計姓名：郭建軍學(xué)號：20102000168班級：機電一體化五班平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院2011年12月29日目錄引言……………………………………………………………………11測控系統(tǒng)及功能……………………………………………………11．1微控制器……………………………………………………11．2紅外接近傳感器……………………………………………21．2．1碰撞開關(guān)傳感器………………………………………32電機控制系統(tǒng)……………………………………………………43結(jié)語…………………………………………………………

2、……6平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院清潔機器人控制系統(tǒng)的設(shè)計?引言隨著人口的老齡化和社會福利制度的完善，導(dǎo)致勞動力成本的急劇上升，一些簡單的重復(fù)性的體力勞動為服務(wù)機器人提供了廣闊的市場。清潔機器人是服務(wù)機器人的一種，可以代替人進行清掃房間、車間、墻壁等。提出一種應(yīng)用于室內(nèi)的移動清潔機器人的設(shè)計方案。其具有實用價值。室內(nèi)清潔機器人的主要任務(wù)是能夠代替人進行清掃工作，因此需要有一定的智能。清潔機器人應(yīng)該具備以下能力：能夠自我導(dǎo)航，檢測出墻壁，房間內(nèi)的障礙物并且能夠避開；能夠走遍房間的大部分空間，可以檢測出電池的電量并且能夠自主返回充電，同時要求外形

3、比較緊湊，運行穩(wěn)定，噪音?。灰哂腥诵曰慕涌?，便于操作和控制。結(jié)合清潔機器人主要功能探討其控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計。1測控系統(tǒng)及功能為了使清潔機器人運動更加流暢，防止出現(xiàn)卡死的現(xiàn)象，把清潔機器人外觀設(shè)計成扁圓柱形的，扁圓形的設(shè)計可以使其自由進入沙發(fā)、床和家具底下，把一些邊角都能夠清掃干凈。與地面平行的圓形底盤由三個輪子共同支撐，左右兩側(cè)的為驅(qū)動輪，分別由兩個微型直流電機直接驅(qū)動，前面的支撐輪為萬向輪。機器人的這種外形和車輪布局可使其方便地實現(xiàn)原地轉(zhuǎn)彎，大大提高了行走的靈巧性，這在空間范圍較小的地方更為突出。采用碰撞、超聲波和紅外傳感器組成多

4、傳感器系統(tǒng)，在機器人的上方裝有紅外接收裝置；在機器人的底部邊緣．每隔45°裝有接近傳感器，用來檢測臺階，防止跌落；在機器人的前方裝有碰撞傳感器，前方和左右裝有超聲波傳感器，用來檢測周圍環(huán)境。機器人上裝有電源管理系統(tǒng)，如果電壓過低會停止清掃，并且去自動充電。1.1微控制器傳統(tǒng)的微處理器如51系列雖然開發(fā)周期短，成本低，但其實時性不好，難以實現(xiàn)復(fù)雜的控制算法；另外，增加的外圍電路數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換速度慢，使機器人的性能得不到充分的發(fā)揮。高速DSP的出現(xiàn)雖然使得系統(tǒng)模塊化和全數(shù)字化，但其開發(fā)成本高。與DSP具有同等性能的ARM微處理器資源豐富，具有很好

5、的通用性，其主要技術(shù)優(yōu)點是高性能，低價格，低功耗，廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域，因此將ARM應(yīng)用于機器人控制系統(tǒng)不失為一種好的策略。LPC2210是飛利浦帶有一個支持實時仿真和跟蹤的ARM7TDMI-S微處理器，其采用3級流水線技術(shù)，能夠并行處理指令。由于具有非常小的尺寸和極低的功耗，多個32位定時器、PWM輸出和32個GPIO使它特別適用于工業(yè)控制和小型機器人系統(tǒng)，滿足了機器人對控制器運算速度的要求。以LPC2210為核心。設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定的清潔機器人車體系統(tǒng)。?第9頁平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機器人控制系統(tǒng)主要完成的任務(wù)：接收傳感器和編碼

6、器傳來的數(shù)據(jù)，綜合處理進行清掃路徑規(guī)劃；驅(qū)動左右輪前進行走，控制清掃、吸塵機構(gòu)，完成各種底層控制動作；設(shè)計合適的人機接口，在LCD上顯示機器人狀態(tài)和運行時間。因此，機器人控制系統(tǒng)包括傳感器模塊，電機驅(qū)動模塊這一款超聲波傳感器有以下優(yōu)點：適應(yīng)各種環(huán)境，不受灰塵和光線的影響；盲區(qū)為2．5cm?？梢园褌鞲衅靼惭b在合適的位置就可以避開盲區(qū)；探測發(fā)散角度為15°，反應(yīng)距離2．5m以內(nèi)，該課題的檢測距離為0．5m。超聲波傳感器的基本原理是測量從聲波發(fā)射和回到接收器所用的時間。這一款傳感器的的發(fā)射端口和接收端口是一個管腳，首先由控制器發(fā)射一個5μs寬

7、度的高電平脈沖來激發(fā)傳感器發(fā)射40kHz的超聲波，脈沖發(fā)出750μs后，管腳電平置高；當(dāng)傳感器接收到回波時，管腳的電平被拉低。由信號端高電平的寬度就可以知道由發(fā)射到返回需要的時間，寬度為115μs～18．5ms之間。公式s＝vt／2，其中s表示傳感器與目標(biāo)的距離；t表示發(fā)射到回收的時間；v是聲波速度，v=340m／s。由此可以知道傳感器與障礙物之間的距離。一次探測時間最多是20ms，5個傳感器查詢完畢，用時l00ms，因此兩個相鄰傳感器采用分時段進行使能，就會避免相互干擾，而不會影響機器人速度。1.2紅外接近傳感器反射式光電開關(guān)是由紅外

8、LED光源和光敏二極管或光敏晶體管等光敏元件組成，當(dāng)有障礙物阻攔時光線能夠反射回來，輸出為低電平信號；當(dāng)沒有障礙物阻攔時，光線不能反射回來，輸出為高電平信號。清潔機器人的近距離紅外接近傳感器由兩組相同的紅外