簡(jiǎn)易機(jī)器人制作

1、自動(dòng)化制造系統(tǒng)自動(dòng)化制造系統(tǒng) 之簡(jiǎn)易機(jī)器人制作之簡(jiǎn)易機(jī)器人制作第第10組：組：wzhl什么是機(jī)器人？什么是機(jī)器人？ 我國(guó)科學(xué)家對(duì)機(jī)器人的定義是：我國(guó)科學(xué)家對(duì)機(jī)器人的定義是：機(jī)器人是一種機(jī)器人是一種自動(dòng)化的機(jī)器自動(dòng)化的機(jī)器，所不，所不同的是這種機(jī)器具備一些與人或生同的是這種機(jī)器具備一些與人或生物相似的智能能力，如物相似的智能能力，如感知能力感知能力、規(guī)劃能力規(guī)劃能力、動(dòng)作能力動(dòng)作能力和和協(xié)同能力協(xié)同能力，是一種具有是一種具有高度靈活性的自動(dòng)化機(jī)高度靈活性的自動(dòng)化機(jī)器器。what? 機(jī)器人制作! 機(jī)器人制作是一個(gè)基于計(jì)算機(jī)器人制作是一個(gè)基于計(jì)算機(jī)技術(shù)，并將機(jī)械、電子、控制機(jī)技術(shù)，并將機(jī)械、電子、控

2、制等技術(shù)與信息技術(shù)的應(yīng)用有機(jī)組等技術(shù)與信息技術(shù)的應(yīng)用有機(jī)組合的綜合應(yīng)用實(shí)踐。合的綜合應(yīng)用實(shí)踐。 它充分體現(xiàn)技術(shù)世界的奧妙它充分體現(xiàn)技術(shù)世界的奧妙與神奇，與神奇，實(shí)踐性強(qiáng)、挑戰(zhàn)性大、實(shí)踐性強(qiáng)、挑戰(zhàn)性大、涉及面廣。涉及面廣。有木有有木有想過制作你的第一想過制作你的第一臺(tái)機(jī)器人臺(tái)機(jī)器人？ 學(xué)問如果只是紙上談兵的話，那學(xué)問如果只是紙上談兵的話，那么書本都是廢紙。么書本都是廢紙。 我們從最簡(jiǎn)單的機(jī)器人說我們從最簡(jiǎn)單的機(jī)器人說起：起：簡(jiǎn)單的機(jī)器人只要實(shí)現(xiàn)一些動(dòng)作簡(jiǎn)單的機(jī)器人只要實(shí)現(xiàn)一些動(dòng)作,不需要能夠進(jìn)行智能思考不需要能夠進(jìn)行智能思考.一般來說制作一般來說制作過程需要以下幾步過程需要以下幾步: （以避障小

3、車為例）（以避障小車為例）1 .1 .明確機(jī)器人的功能明確機(jī)器人的功能首先確定機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)什么功能首先確定機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)什么功能即制作的目的：可以避障的小車即制作的目的：可以避障的小車 然后收集信息資料進(jìn)行可行性分析然后收集信息資料進(jìn)行可行性分析現(xiàn)在有紅外測(cè)距傳感器、超聲波傳感器等可現(xiàn)在有紅外測(cè)距傳感器、超聲波傳感器等可以實(shí)現(xiàn)避障。以實(shí)現(xiàn)避障?？煽?行行 要實(shí)現(xiàn)的功能：紅外避障功能實(shí)現(xiàn)示意圖電機(jī)驅(qū)動(dòng)80C51紅外發(fā)射M紅外接收怎么實(shí)現(xiàn)其功能呢？原原理設(shè)計(jì)：理設(shè)計(jì)：以單片機(jī)為小車的以單片機(jī)為小車的“大腦大腦”，紅，紅外線探頭為小車的外線探頭為小車的“眼睛眼睛”，電機(jī)為小車的，電機(jī)為小車的“雙足雙足

4、”?！按竽X大腦”控制控制“眼睛眼睛”去看前方是去看前方是否有障礙物，當(dāng)否有障礙物，當(dāng)“眼睛眼睛”看到障礙后，由大腦看到障礙后，由大腦來控制來控制“雙足雙足”的行動(dòng)方向。從而實(shí)現(xiàn)小車的的行動(dòng)方向。從而實(shí)現(xiàn)小車的自動(dòng)避障。自動(dòng)避障。2 .2 .設(shè)計(jì)機(jī)器人的動(dòng)作設(shè)計(jì)機(jī)器人的動(dòng)作 設(shè)計(jì)機(jī)器人可以通過哪些動(dòng)作來設(shè)計(jì)機(jī)器人可以通過哪些動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)響應(yīng)的功能實(shí)現(xiàn)響應(yīng)的功能 本項(xiàng)目機(jī)器人采用三輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)本項(xiàng)目機(jī)器人采用三輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu) ：前面左右兩邊的兩個(gè)輪子是主動(dòng)輪，前面左右兩邊的兩個(gè)輪子是主動(dòng)輪，各接一個(gè)電機(jī)作為動(dòng)力各接一個(gè)電機(jī)作為動(dòng)力 ；后輪是從動(dòng)；后輪是從動(dòng)輪，起到平衡的作用。輪，起到平衡的作用。 我的機(jī)器

5、人如何轉(zhuǎn)向？ 雙車輪轉(zhuǎn)向的實(shí)現(xiàn)，使一個(gè)輪子不雙車輪轉(zhuǎn)向的實(shí)現(xiàn)，使一個(gè)輪子不動(dòng)，另一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)一定時(shí)間轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)應(yīng)角動(dòng)，另一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)一定時(shí)間轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)應(yīng)角度，或者一個(gè)正轉(zhuǎn)另一個(gè)反轉(zhuǎn)一定時(shí)度，或者一個(gè)正轉(zhuǎn)另一個(gè)反轉(zhuǎn)一定時(shí)間，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。間，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。動(dòng)作示意圖3 .3 .準(zhǔn)備相應(yīng)的材料準(zhǔn)備相應(yīng)的材料 按照機(jī)器人的動(dòng)作要求和執(zhí)行按照機(jī)器人的動(dòng)作要求和執(zhí)行環(huán)境準(zhǔn)備材料環(huán)境準(zhǔn)備材料.此時(shí)應(yīng)該對(duì)材料的此時(shí)應(yīng)該對(duì)材料的組合方式組合方式,動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)原理有了清動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)原理有了清楚的構(gòu)思楚的構(gòu)思 工具與材料： 必備組件：電機(jī)、單片機(jī)、必備組件：電機(jī)、單片機(jī)、車輪、底座、紅外傳感器、電線車輪、底座、紅外傳感器、電線若干、若干、P

6、VC 線槽、基礎(chǔ)平臺(tái)小車、線槽、基礎(chǔ)平臺(tái)小車、撥動(dòng)開關(guān)、螺絲、排針等撥動(dòng)開關(guān)、螺絲、排針等 工具：螺絲刀，手鉗，單片工具：螺絲刀，手鉗，單片機(jī)編程器，鉆孔器等機(jī)編程器，鉆孔器等 部分工具與材料：4 .4 .實(shí)現(xiàn)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)機(jī)器人 用材料作出機(jī)器人實(shí)體用材料作出機(jī)器人實(shí)體,如果如果復(fù)雜一點(diǎn)的還需要編程序復(fù)雜一點(diǎn)的還需要編程序,焊接電焊接電線線To choose Program1 or Program2?避障方案選擇：避障方案選擇：Program1：采用超聲波避障。超聲波受環(huán)境：采用超聲波避障。超聲波受環(huán)境影響較大，電路復(fù)雜，而且地面對(duì)超聲影響較大，電路復(fù)雜，而且地面對(duì)超聲波的反射，會(huì)影響系統(tǒng)對(duì)障礙

7、物的判斷。波的反射，會(huì)影響系統(tǒng)對(duì)障礙物的判斷。 Program2：采用紅外線避障。外界對(duì)紅外信：采用紅外線避障。外界對(duì)紅外信號(hào)的干擾比較小，且易于實(shí)現(xiàn)，價(jià)格也號(hào)的干擾比較小，且易于實(shí)現(xiàn)，價(jià)格也比較便宜，故采用比較便宜，故采用Program2。5 .5 .調(diào)試調(diào)試 對(duì)機(jī)器人進(jìn)行調(diào)試，修改，完善。每一件產(chǎn)品的生產(chǎn)完成后都要對(duì)其各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試和調(diào)試，在本設(shè)計(jì)制作完成后，對(duì)其轉(zhuǎn)彎和檢測(cè)障礙的距離進(jìn)行了調(diào)試和測(cè)試。 首先，小車的轉(zhuǎn)彎時(shí)間。根據(jù)不首先，小車的轉(zhuǎn)彎時(shí)間。根據(jù)不同的路面，小車轉(zhuǎn)過同的路面，小車轉(zhuǎn)過90彎時(shí)所用的彎時(shí)所用的轉(zhuǎn)彎時(shí)間各不相同，在光滑的路面上轉(zhuǎn)彎時(shí)間各不相同，在光滑的路面上轉(zhuǎn)彎

8、的時(shí)間是轉(zhuǎn)彎的時(shí)間是0.4s左右，在粗糙的路左右，在粗糙的路面則需要面則需要0.6s左右的時(shí)間，所以經(jīng)過左右的時(shí)間，所以經(jīng)過綜合考慮后，把小車的轉(zhuǎn)彎時(shí)間調(diào)整綜合考慮后，把小車的轉(zhuǎn)彎時(shí)間調(diào)整為為0.5s，使小車在行駛過程中能夠做，使小車在行駛過程中能夠做到最佳的運(yùn)行狀態(tài)。到最佳的運(yùn)行狀態(tài)。 其次，檢測(cè)障礙的距離，紅外線避障的其次，檢測(cè)障礙的距離，紅外線避障的缺點(diǎn)就是，紅外線遇到黑色的障礙物后，缺點(diǎn)就是，紅外線遇到黑色的障礙物后，其光線容易被黑色物體吸收，使得單片機(jī)其光線容易被黑色物體吸收，使得單片機(jī)無法檢測(cè)到黑色障礙物，所以小車遇到黑無法檢測(cè)到黑色障礙物，所以小車遇到黑色障礙物時(shí)將不能很好的避障

9、，甚至不能色障礙物時(shí)將不能很好的避障，甚至不能避障。但在對(duì)一般的障礙物進(jìn)行避障時(shí)，避障。但在對(duì)一般的障礙物進(jìn)行避障時(shí)，要根據(jù)小車的行駛速度來決定避障的距離。要根據(jù)小車的行駛速度來決定避障的距離。 經(jīng)試驗(yàn)當(dāng)在車體前方放置白色物體時(shí)，小經(jīng)試驗(yàn)當(dāng)在車體前方放置白色物體時(shí)，小車距離障礙物車距離障礙物20cm左右就能避障；當(dāng)在車左右就能避障；當(dāng)在車體前方放置深色物體時(shí)，小車距離障礙物體前方放置深色物體時(shí)，小車距離障礙物10cm左右才能避障。綜合考慮決定把紅外左右才能避障。綜合考慮決定把紅外線發(fā)射強(qiáng)度適當(dāng)提高，使得小車在遇到深線發(fā)射強(qiáng)度適當(dāng)提高，使得小車在遇到深色物體時(shí)離障礙色物體時(shí)離障礙20CM左右就能

10、避障。以便左右就能避障。以便小汽車能夠很好的避障。調(diào)節(jié)紅外線發(fā)射小汽車能夠很好的避障。調(diào)節(jié)紅外線發(fā)射電路中電路中RW的阻值可以調(diào)節(jié)紅外線的發(fā)射強(qiáng)的阻值可以調(diào)節(jié)紅外線的發(fā)射強(qiáng)度，以此來調(diào)節(jié)避障的距離。度，以此來調(diào)節(jié)避障的距離。遵循的原則1 1.kiss（keep it simple stupid）簡(jiǎn)單）簡(jiǎn)單直接。直接。2.2.一切從實(shí)際出發(fā)，經(jīng)濟(jì)優(yōu)化。一切從實(shí)際出發(fā)，經(jīng)濟(jì)優(yōu)化。3.3.不斷改善，力求創(chuàng)新。不斷改善，力求創(chuàng)新。4.4.模塊化的開發(fā)思想模塊化的開發(fā)思想5.5.親自動(dòng)手實(shí)踐親自動(dòng)手實(shí)踐三要素三要素 機(jī)器人的三個(gè)主要部分: （1）底盤底盤 電機(jī)電機(jī)執(zhí)行器部分執(zhí)行器部分 （2）模組模組 P

11、LC控制器部分控制器部分 （3）載荷載荷 接口接口傳感器部分傳感器部分控制控制驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行執(zhí)行傳傳感感通通信信接接口口還要有的三部分： 電源模塊-能量Power supply module 機(jī)械系統(tǒng)硬件Mechanical systems 軟件程序軟件Software program 現(xiàn)在我們可以知道要制作好機(jī)器人 必須掌握的課程有： 電氣控制與PLC、機(jī)器人基礎(chǔ)、電機(jī)學(xué)、控制工程基礎(chǔ)、機(jī)械設(shè)計(jì)及制造、測(cè)試技術(shù)、微機(jī)原理與接口技術(shù)、信號(hào)與系統(tǒng)、機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。我掌握了我掌握了多少？多少？ 傳感器不可缺少，它是機(jī)器人的感覺器官。下面介紹幾種常用傳感器：常用的超聲波測(cè)距傳感器超聲波測(cè)距傳感器

12、：超聲波測(cè)距傳感器利用聲音在空氣中的傳輸超聲波測(cè)距傳感器：超聲波測(cè)距傳感器利用聲音在空氣中的傳輸距離和傳輸時(shí)間成正比的原理，通過檢測(cè)不同遠(yuǎn)近的反射面對(duì)超距離和傳輸時(shí)間成正比的原理，通過檢測(cè)不同遠(yuǎn)近的反射面對(duì)超聲波反射回去的時(shí)間不同來檢測(cè)障礙物的距離。聲波反射回去的時(shí)間不同來檢測(cè)障礙物的距離。常用的碰撞檢測(cè)傳感器碰撞檢測(cè)傳感器又叫碰撞開關(guān)：電路常開，碰到障礙物后連通，可以用來檢測(cè)機(jī)器人是否發(fā)生碰撞。常用的紅外測(cè)距傳感器紅外測(cè)距傳感器：紅外測(cè)距傳感器利用紅外信號(hào)遇到障礙物距離的不同反射的強(qiáng)度也不同的原理，進(jìn)行障礙物遠(yuǎn)近的檢測(cè)。紅外測(cè)距傳感器具有一對(duì)紅外信號(hào)發(fā)射與接收二極管，發(fā)射管發(fā)射特定頻率的紅外信號(hào)，接收管接收這種頻率的紅外信號(hào)。常用的電子指南針傳感器電子指南針傳感器：利用磁場(chǎng)傳感芯片制成，將地磁信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸出，用于定位系統(tǒng)，精度高、穩(wěn)定性好。