機器人創(chuàng)新報告(共12頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上機電101創(chuàng)新實習(xí)報告機器人徐姍姍 1004572013/7/9 創(chuàng)新設(shè)計小組報告一·簡介AS-UII 是面向教育的新一代智能移動機器人，它有功能強大的微處理系統(tǒng)和傳感器系，而且它能擴展聽覺、視覺和觸覺，成為真正意義上的智能機器人。1. AS-UII 智能機器人的硬件組成 （1） 傳感器機器人的感覺器官 傳感器是一種與人的視覺、聽覺、觸覺、嗅覺和味覺相對應(yīng)，能代替人定量地測出感知對象的信息量，并能把被測的信息量轉(zhuǎn)換成電腦能夠識別、判斷的電信號的裝置，因此又稱為“電五官”。傳感器大多由半導(dǎo)體器件制成。 AS-UII 智能機器人有紅外傳感器、光敏傳感器、碰撞傳感

2、器、麥克風(fēng)、光電編碼器等 5種十幾個傳感器，并可以根據(jù)需要擴展其他傳感器，對環(huán)境的感知能力相當(dāng)強。 （2） 微型計算機機器人的大腦 機器人的大腦就是電腦，一般用的是單片微型計算機。AS-UII 智能機器人的大腦是功能強大的 M68HC11 單片機。 （3） 執(zhí)行器機器人的四肢和嘴 執(zhí)行器一般由電機和機械裝置構(gòu)成。AS-UII 智能機器人的執(zhí)行器有：兩只高性能直流電機，一只聲音響亮的喇叭，一個 2×16 字符的液晶顯示器，兩只主動輪及其驅(qū)動機構(gòu)，兩只導(dǎo)向輪。 因此，AS-UII 智能機器人是一個融合了微電子技術(shù)、傳感器、通訊技術(shù)和計算機技術(shù)的光、機、電一體化自動控制系統(tǒng)。 2. AS-

3、UII 智能機器人的智力開發(fā)系統(tǒng)交互式 C 語言 硬件決定了機器人的極限潛能，而軟件設(shè)計的目標(biāo)就是開發(fā)機器人的潛能。交互式 C語言（簡稱 JC）是用于 AS-UII 智能機器人（基于 M68HC11）的專用開發(fā)系統(tǒng)。AS-UII 智能機器人的一切行動功能都通過 JC 編程來控制。圖形化交互式 C 語言使開發(fā) AS-UII 智能機器人的高層行為充滿了樂趣和挑戰(zhàn)。AS-UII 智能機器人的性能指標(biāo)： 外形：宇宙飛船形，重量為 1kg。 機電系統(tǒng)：高強度 ABS 底盤，兩只高性能直流電機，鋅合金減速器，兩只帶緩沖的導(dǎo)向輪，可原地轉(zhuǎn)向。 電池：高能量鎳氫電池，智能充電器，可連續(xù)運行 3 小時。 傳感器

4、：光電編碼器，光敏傳感器，紅外傳感器，麥克風(fēng)，碰撞傳感器等。 計算硬件：68HC11A1 單片機，32KB 內(nèi)存，有較強的計算能力，16*2 字符顯示 LCD。 操作系統(tǒng)：ASOS 多任務(wù)操作系統(tǒng)。 AS-UII 智能機器人的動力 AS-UII 智能機器人的動力來源于位于機器人底盤內(nèi)的電池，電池提供電能，而機器人運動需要的是動能，而將電能轉(zhuǎn)化為動能的是電動機。 以電為原動力產(chǎn)生機械旋轉(zhuǎn)動力的裝置叫做電動機。電動機如果是依靠直流電源工作，即稱為直流電機。在 AS-UII 智能機器人中，直流電機將軸的旋轉(zhuǎn)運動輸入到齒輪箱，然后齒輪箱的輸出軸控制輪子轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)動整個機器人的運動。 直流電機的電壓大

5、小影響它的轉(zhuǎn)速和扭矩。直流電機在一定電壓下，轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩成反比；如果改變電壓，則轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩線隨著電壓的升降而升降。在 AS-UII 智能機器人里采用的是改變電機電壓的方式來改變電機的轉(zhuǎn)速。AS-UII 智能機器人提供給電機的信號是方波，不同的方波它的平均電壓不同，我們就利用這一點來進行機器人的速度控制。采用不同的脈寬調(diào)節(jié)平均電壓的高低，進而調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速，即脈寬調(diào)制.智能機器人通過主板發(fā)脈寬調(diào)制信號，通過改變脈沖寬度來調(diào)節(jié)輸入到電機的平均電壓。AS-UII 智能機器人的驅(qū)動 AS-UII 智能機器人的驅(qū)動采用的是差動驅(qū)動方式。差動方式是指將兩個有差異的或獨立的運動結(jié)合成為一個運動。當(dāng)我們把兩個電機

6、的運動合成為一個運動時，這就成了差動驅(qū)動。 在 AS-UII 智能機器人的底盤，有兩個一樣的齒輪頭，每個齒輪頭都包括一個直流電機。這樣兩個直流電機分別獨立控制一個驅(qū)動輪，在運行時，我們可以分別確定兩個電機各自的轉(zhuǎn)速，組合起來就能實現(xiàn)機器人的各種運動方式，如直行、轉(zhuǎn)彎等，這就實現(xiàn)了差動驅(qū)動方式。碰撞傳感器是使 AS-UII 智能機器人有感知碰撞環(huán)上的碰撞信息能力的傳感器。在AS-UII 智能機器人的左前、右前、左后、右后設(shè)置有四個碰撞開關(guān)（常開），它們與碰撞環(huán)共同構(gòu)成了碰撞傳感器。碰撞環(huán)與底盤柔性連接，在受力后與底盤產(chǎn)生相對位移，觸發(fā)固連在底盤上相應(yīng)的碰撞開關(guān)，使之閉合。我們把來自四周的碰撞分為

7、八個方向.智能機器人上的紅外傳感器能夠和人的眼睛一樣，在看見前方的障礙物后，通知“大腦”然后避開。AS-UII智能機器人運用了兩只紅外發(fā)射管(970nm)和一只紅外接收模塊構(gòu)成紅外傳感系統(tǒng)，檢測障礙的距離范圍為1080cm。用戶可以通過調(diào)節(jié)IRLEFT和IRRIGHT兩個電位器來調(diào)節(jié)左右兩個紅外的檢測距離，順時針紅外發(fā)射強，檢測距離遠(yuǎn)，逆時針紅外發(fā)射弱，檢測距離近，逆時針將電位器旋轉(zhuǎn)到底時將關(guān)閉紅外線發(fā)射管。主板中的XT2 為38kHz 的晶體，它將紅外光發(fā)射的調(diào)制頻率固化在38KHz左右，這是紅外接收模塊中帶通濾波器的中心頻率。 注意強紅外線可以穿透塑料，在機器人的上蓋中傳播，造成接收信號始

8、終表現(xiàn)為有障礙。解決辦法是在紅外發(fā)射管上套上黑紙環(huán)，使其側(cè)面不能透出紅外線。同時也要避免地面的反射影響。 AS-UII 智能機器人上的麥克風(fēng)(microphone)是能夠識別聲音聲強大小的聲音傳感器。 麥克風(fēng)采集到的信號通過 LM386 進行放大，放大倍數(shù)為200(放大倍數(shù)由 C25 的大小確定)，輸出信號接至 PE2。沒有聲音時，電壓為 2.5V 左右，轉(zhuǎn)換為 8 位二進制數(shù)后得到的十進制整數(shù)為 127 左右。 當(dāng)有聲音時，LM386 的輸出電壓在 2.5V 上下波動。PE2 測得的電壓和 2.5 V 相減的絕對值越大，則聲音越大。如 mic=100=(127-27)與 mic154=(12

9、7+27)表示兩次采集時的瞬時聲強是相同的,只是波動的方向不同。R1，C12 構(gòu)成高頻濾波，濾去線路板其他元器件產(chǎn)生的高頻噪聲。 AS-UII 機器人還能集成很多其他的傳感器，插在 ASBus 上即可使用。 1、人體熱釋片傳感器 人體熱釋片傳感器對移動的人體熱源敏感，加上菲涅耳透鏡后可以探測10米外的人體。智能機器人裝上一個或幾個人體熱釋片傳感器后，你可以讓他一看見你，就向你迎過來，讓他跟著你走。 2、超聲傳感器 超聲傳感器是機器人測距的專業(yè)傳感器，測量距離一般為20cm-6m，測量精度為1%，是測量聲波發(fā)射與收到回波之間的時間差來測量距離的。運用AS-UII智能機器人本體上帶的傳感器在房間里

10、找到門不容易，但運用聲納對房間掃描一周后，就能較方便找到房門。 3、連續(xù)測距紅外傳感器 SHARP公司推出了創(chuàng)新的GP2D0 2/ GP2D12連續(xù)測距紅外傳感器，測量范圍為10cm-80cm，參加滅火比賽時，用它來找房間門非常棒。 4、數(shù)字指南針 自主機器人的導(dǎo)航至今仍是世界性難題，借助數(shù)字指南針，可以使AS-UII智能機器人辨別方向。 5、溫度傳感器 想讓機器人動態(tài)告訴你氣溫嗎？加一個溫度傳感器是個好方法。 6、視覺 讓AS-UII智能機器人處理視覺是有些力不從心了，但你可以用它來作移動的監(jiān)視平臺。你可以在機器人上裝微型攝像頭，把視頻信號發(fā)射出來，用PC機接收后進行圖象處理。 7、火焰?zhèn)鞲?/p>

11、器 用來發(fā)現(xiàn)火焰，參加機器人滅火比賽最好使用火焰?zhèn)鞲衅鳌?還有許多傳感器，可以讓AS-UII智能機器人擁有特殊本領(lǐng)。大部分傳感器可以方便地運用ASBus接在AS-UII智能機器人上，并用JC來編驅(qū)動程序，個別傳感器需要用匯編編寫驅(qū)動。 二·設(shè)計思路當(dāng)代電子科技發(fā)展以成為主要趨勢， 電子設(shè)備使用的更加廣泛，而且在出現(xiàn)自然危害危急情況時，有些通道人員無法進行通過，可以通過機器人來進行營救，比如這款援救機器人，發(fā)現(xiàn)傷員給予的光線可以停止，而且可以額外的附加一個發(fā)射信號，遇到傷員便可以定位救人三·總體設(shè)計方案本設(shè)計是模擬機器人避障救人，程序框圖如下：啟動機器人，將其放在通道入口處，便可開始進行搜救。接下來進入檢測循環(huán)，機器人進行光感測試如果光小于200，便停止，具體程序如下：如果沒有達(dá)到光，便進入條件判斷，進入紅外避障和躲避碰撞模塊，并且一直循環(huán)，直到發(fā)現(xiàn)傷