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《舞蹈機(jī)器人設(shè)計(jì)簡(jiǎn)程》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫(kù)。
1、機(jī)電工程學(xué)院《工業(yè)機(jī)器人》課程論文論文題目:舞蹈機(jī)器人的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)程學(xué)生姓名:李鵬飛學(xué)號(hào):200848050714專業(yè)班級(jí):機(jī)制F0804班指導(dǎo)教師:岳龍旺2010年12月22日舞蹈機(jī)器人的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)程摘要:舞蹈機(jī)器人是一種具有娛樂(lè)價(jià)值的高高智能機(jī)器人,它具有人類(lèi)外觀特征、可愛(ài)的外貌、又兼有技術(shù)含量,極受青少年的喜愛(ài)。舞蹈機(jī)器人的設(shè)計(jì)主要涵蓋機(jī)械設(shè)計(jì)、電氣設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)三個(gè)方面,涉及多個(gè)科技領(lǐng)域。關(guān)鍵字:舞蹈機(jī)器人、機(jī)械設(shè)計(jì)、電氣設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)正文:隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展,機(jī)器人技術(shù)已廣泛應(yīng)用于人類(lèi)社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域,特別是舞蹈機(jī)器人具有人類(lèi)外觀特征、可愛(ài)的外貌、又兼有技術(shù)含量,
2、極受青少年的喜愛(ài)。本課題要求設(shè)計(jì)一具有簡(jiǎn)單人體功能的、模擬舞蹈動(dòng)作的類(lèi)人型機(jī)器人,完成簡(jiǎn)單人體舞蹈的基本動(dòng)作:可以前進(jìn)后退,左右側(cè)行,左右轉(zhuǎn)彎和前后擺動(dòng)手臂,行走頻率為每秒兩步,舉手投足、轉(zhuǎn)圈、頭部動(dòng)作靈活、并具備的語(yǔ)音功能。通過(guò)語(yǔ)音識(shí)別技術(shù),可以對(duì)小機(jī)器人進(jìn)行語(yǔ)音控制,通過(guò)發(fā)出語(yǔ)音命令,控制機(jī)器人的。機(jī)器人包括底座、頭部、上身、下肢、以及電路控制板,分別控制手臂、頭部和底盤(pán)運(yùn)動(dòng)的電機(jī)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等。通過(guò)電路控制和機(jī)械傳動(dòng),可使機(jī)器人動(dòng)作。知識(shí)范圍涉及機(jī)構(gòu)學(xué)、力學(xué)、電子學(xué)、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)、人工智能等。機(jī)器人的設(shè)計(jì)首先需作總體方案設(shè)計(jì),包括機(jī)械和電氣兩部分。根據(jù)機(jī)械基礎(chǔ)
3、知識(shí),從整體上來(lái)講,機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須與機(jī)器人所要完成的功能相適應(yīng)。機(jī)械部分設(shè)計(jì)主要包括底盤(pán)設(shè)計(jì)、尺寸選擇、驅(qū)動(dòng)方式設(shè)計(jì)、電機(jī)選擇等;電氣是機(jī)器人最重要的部分,直接影響著機(jī)器人功能的實(shí)現(xiàn)于否。舞蹈機(jī)器人要求完全自動(dòng)控制,必須采用單片機(jī)為控制核心,它類(lèi)似于機(jī)器人的大腦,接收和處理所有外界信息,指揮并控制機(jī)器人的所有動(dòng)作。語(yǔ)音識(shí)別等功能是制作機(jī)器人硬件的難點(diǎn),它要求機(jī)器人具有一定的感覺(jué)系統(tǒng)。目前,機(jī)器人技術(shù)已日趨成熟,機(jī)器人感覺(jué)系統(tǒng)可通過(guò)各種各樣相應(yīng)的傳感器技術(shù)即可實(shí)現(xiàn)。傳感器把接收到的外部信息輸入到單片機(jī),再通過(guò)軟件進(jìn)行控制,從而單片機(jī)發(fā)出命令指揮機(jī)器人動(dòng)作。軟件編程可以
4、豐富機(jī)器人的功能,使機(jī)器人動(dòng)作更加完善?!疽弧课璧笝C(jī)器人設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)和要求:1、機(jī)器人身高80~120㎝,表演時(shí)機(jī)器人隨音樂(lè)翩翩起舞,動(dòng)作協(xié)調(diào)、靈活;2、表演各種舞蹈的基本動(dòng)作,具體動(dòng)作可自行設(shè)計(jì)。涵蓋行進(jìn)、轉(zhuǎn)圈、舉手投足、頭部等動(dòng)作;3、整套動(dòng)作持續(xù)4分鐘左右;4、機(jī)器人結(jié)構(gòu)緊湊、體積小,重量輕;5、靈活的多功能機(jī)器手臂:活動(dòng)空間大,可360度旋轉(zhuǎn)。6、采用電機(jī)驅(qū)動(dòng),運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確可靠?!径繖C(jī)械設(shè)計(jì)部分機(jī)械部分包括:底盤(pán)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、彎腰機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、轉(zhuǎn)身機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、其中,手臂的設(shè)計(jì)比較重要,且具有典型性,這里簡(jiǎn)單介紹一下。手臂機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、轉(zhuǎn)頭機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、及材料與型材選擇。手
5、臂機(jī)構(gòu)的是機(jī)器人整體比較重要的環(huán)節(jié),手臂自由度較多,機(jī)器人的很多動(dòng)作都通過(guò)手臂體現(xiàn)出來(lái)。由于頭部機(jī)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,在此和手部一起畫(huà)出來(lái),因?yàn)樵O(shè)計(jì)要求沒(méi)有點(diǎn)頭動(dòng)作,我們只要一個(gè)電機(jī)來(lái)達(dá)到頭部動(dòng)作就可以了。手臂機(jī)構(gòu)就是機(jī)器人的兩只手臂,在本次設(shè)計(jì)中將機(jī)器人的手部的兩個(gè)電機(jī)與帶動(dòng)機(jī)器人頭部轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)固定在了同一個(gè)機(jī)構(gòu)上,同時(shí),將該手臂與前后彎腰的機(jī)構(gòu)相固定,構(gòu)成機(jī)器人的上半身機(jī)構(gòu)的一部分,然后該整體又與機(jī)器人的左右支架和腰部機(jī)構(gòu)相結(jié)合,一起構(gòu)成機(jī)器人的上半身機(jī)構(gòu)。本次設(shè)計(jì)機(jī)器人的手臂由一根橫桿構(gòu)成,左右兩端分別固定左右手的兩個(gè)電機(jī),可做前后360度的旋轉(zhuǎn),中間固定機(jī)器人的頭部電
6、機(jī),可帶動(dòng)頭部做360度的旋轉(zhuǎn),其中手臂的機(jī)構(gòu)還可以繼續(xù)擴(kuò)展,在肩部上和臂末端可再擴(kuò)展兩個(gè)電機(jī),實(shí)現(xiàn)三個(gè)自由度的動(dòng)作?!救侩姎庠O(shè)計(jì)部分電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路采用繼電器構(gòu)成橋式換向電路,繼電器和主控制電路間用光電隔離器??紤]到電機(jī)的起動(dòng)電流和制動(dòng)時(shí)比較大,會(huì)造成電源電壓不穩(wěn)定容易對(duì)單片機(jī)和傳感器的工作產(chǎn)生干擾,所以,電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和單片機(jī)以及傳感器電路用TLP521-4光耦隔離。提高電路的可靠性。同時(shí)還可以采用相互獨(dú)立的電源供電。以確保單片機(jī)正常運(yùn)行,進(jìn)而以保證整個(gè)系統(tǒng)正常工作。在機(jī)器人的控制系統(tǒng)中最主要的就是傳感器電路,傳感器是機(jī)器人感知外界事物的關(guān)鍵。機(jī)器人通過(guò)傳感器收集外界
7、信息,通過(guò)電路把這種信息轉(zhuǎn)變成CPU能識(shí)別的數(shù)字信號(hào),再通過(guò)軟件算法對(duì)所收集的信息進(jìn)行處理后,形成相應(yīng)的控制信號(hào),通過(guò)端口去控制相關(guān)的電機(jī)動(dòng)作。傳感器采用多種傳感器相互配合使用。使用光電編碼器判斷角位移和行程位移。主要用在機(jī)械手臂的轉(zhuǎn)動(dòng)上,使機(jī)械手臂動(dòng)作更準(zhǔn)確。行程開(kāi)關(guān)用于位置的檢測(cè),主要用在機(jī)器人,或機(jī)械手臂上。當(dāng)機(jī)器人行走,或機(jī)械手臂動(dòng)作到達(dá)某種位置時(shí)給單片機(jī)一個(gè)電信號(hào)。讓單片機(jī)發(fā)出相宜的控制信號(hào)。此方案還待解決的就是傳感器的抗干擾能力還不夠高,其中主要是紅外光電器件容易受外界光的干擾。光電編碼器提高可靠性主要取決于光電編碼器的加工精度,光源和接