蜘蛛機器人實訓課件

1、汕頭職業(yè)技術學院汕頭職業(yè)技術學院汕頭職業(yè)技術學院汕頭職業(yè)技術學院汕頭職業(yè)技術學院汕頭職業(yè)技術學院汕頭職業(yè)技術學院汕頭職業(yè)技術學院汕頭職業(yè)技術學院汕頭職業(yè)技術學院汕頭職業(yè)技術學院汕頭職業(yè)技術學院汕頭職業(yè)技術學院汕頭職業(yè)技術學院汕頭職業(yè)技術學院汕頭職業(yè)技術學院汕頭職業(yè)技術學院汕頭職業(yè)技術學院五、作品演示五、作品演示汕頭職業(yè)技術學院汕頭職業(yè)技術學院 一、六足蜘蛛救援機器人簡介一、六足蜘蛛救援機器人簡介 二、機械系統(tǒng)及動力設計二、機械系統(tǒng)及動力設計 三、控制系統(tǒng)設計三、控制系統(tǒng)設計 四、制作成本計算四、制作成本計算 五、作品演示五、作品演示汕頭職業(yè)技術學院汕頭職業(yè)技術學院本作品主要創(chuàng)新點本作品主要創(chuàng)新

2、點前進阻力傳感器，前進阻力傳感器，自動繞越障礙物自動繞越障礙物光強分布傳感器，光強分布傳感器，根據(jù)環(huán)境光自動調(diào)整前進方向根據(jù)環(huán)境光自動調(diào)整前進方向智能化步進式車輛，智能化步進式車輛，針對復雜現(xiàn)場救援針對復雜現(xiàn)場救援汕頭職業(yè)技術學院汕頭職業(yè)技術學院一、六足蜘蛛救援機器人簡介一、六足蜘蛛救援機器人簡介 （1）智能化的多足步進式車輛，對各種惡劣路況適應）智能化的多足步進式車輛，對各種惡劣路況適應性強；性強；（2）具有多足結構，支撐穩(wěn)定，負重能力強，具有可）具有多足結構，支撐穩(wěn)定，負重能力強，具有可能的平衡效果；能的平衡效果；（3）光敏傳感器和障礙物傳感器，根據(jù)環(huán)境光強和障）光敏傳感器和障礙物傳感器，

3、根據(jù)環(huán)境光強和障礙物情況自動調(diào)整運行方向，作為模型，模擬了根據(jù)環(huán)境礙物情況自動調(diào)整運行方向，作為模型，模擬了根據(jù)環(huán)境情況自動做出動作反映的機器人功能；情況自動做出動作反映的機器人功能；（3）伺服電動機舵機作動力，效率和功率質(zhì)量比高；）伺服電動機舵機作動力，效率和功率質(zhì)量比高；（4）單片機控制電路，滿足復雜的控制功能，魯棒性）單片機控制電路，滿足復雜的控制功能，魯棒性高；高；（5）機械輪廓設計生動，爬行姿態(tài)優(yōu)美；）機械輪廓設計生動，爬行姿態(tài)優(yōu)美；（6）擁有傳統(tǒng)輪式機器人和履帶式機器人無法企及的）擁有傳統(tǒng)輪式機器人和履帶式機器人無法企及的優(yōu)勢優(yōu)勢。 1 1、結構特點、結構特點 汕頭職業(yè)技術學院汕頭

4、職業(yè)技術學院 （1）根據(jù)環(huán)境光線強弱和障礙物情況自動控制）根據(jù)環(huán)境光線強弱和障礙物情況自動控制其行走方向，在火災中自動尋找火焰確定滅火目其行走方向，在火災中自動尋找火焰確定滅火目標。標。 （2）可在各種復雜地形上爬行，到達輪式機器）可在各種復雜地形上爬行，到達輪式機器人和履帶車輛法到達斜度很高的斜坡、山地。人和履帶車輛法到達斜度很高的斜坡、山地。 （3）在山地、戈壁上幫助馱運救援物資、藥品。）在山地、戈壁上幫助馱運救援物資、藥品。 （4）在地震后的瓦礫、磚石上行走，并有起重）在地震后的瓦礫、磚石上行走，并有起重機功能。救出埋于廢墟的生還者。機功能。救出埋于廢墟的生還者。 （5）攀爬樓梯，進行樓

5、房內(nèi)火災救援。）攀爬樓梯，進行樓房內(nèi)火災救援。 （6）可用腳砸破大廈玻璃幕墻，垂直向上前進。）可用腳砸破大廈玻璃幕墻，垂直向上前進。 一、六足蜘蛛救援機器人簡介一、六足蜘蛛救援機器人簡介 2 2、在救援中的應用、在救援中的應用 汕頭職業(yè)技術學院汕頭職業(yè)技術學院二、機械系統(tǒng)及動力設計二、機械系統(tǒng)及動力設計 1 1、整體機械結構、整體機械結構 汕頭職業(yè)技術學院汕頭職業(yè)技術學院1 1、整體機械結構、整體機械結構 二、機械系統(tǒng)及動力設計二、機械系統(tǒng)及動力設計 汕頭職業(yè)技術學院汕頭職業(yè)技術學院1 1、整體機械結構、整體機械結構 二、機械系統(tǒng)及動力設計二、機械系統(tǒng)及動力設計 汕頭職業(yè)技術學院汕頭職業(yè)技術學

6、院二、機械系統(tǒng)及動力設計二、機械系統(tǒng)及動力設計 1 1、整體機械結構、整體機械結構 汕頭職業(yè)技術學院汕頭職業(yè)技術學院 舵機舵機 通過通過PWM信號實現(xiàn)角度的準確控制，控制簡單，信號實現(xiàn)角度的準確控制，控制簡單， 內(nèi)置減速齒輪組，輸出轉(zhuǎn)速適中，輸出轉(zhuǎn)矩和保內(nèi)置減速齒輪組，輸出轉(zhuǎn)速適中，輸出轉(zhuǎn)矩和保持力很大，持力很大， 重量?。s重量?。s60g）。）。 2 2、動力系統(tǒng)初定、動力系統(tǒng)初定 二、機械系統(tǒng)及動力設計二、機械系統(tǒng)及動力設計 汕頭職業(yè)技術學院汕頭職業(yè)技術學院3 3、初定機器人腳部關節(jié)長度、初定機器人腳部關節(jié)長度 二、機械系統(tǒng)及動力設計二、機械系統(tǒng)及動力設計 由兩個由兩個因素確定因素確定選

7、定每只腳的長度為選定每只腳的長度為100mm左右左右機器人身軀的機器人身軀的離地高度離地高度舵機的轉(zhuǎn)矩舵機的轉(zhuǎn)矩汕頭職業(yè)技術學院汕頭職業(yè)技術學院計算每只腳的力臂：使用計算每只腳的力臂：使用AutoCAD2010繪制出腳繪制出腳部實體圖，并使用該軟件的部實體圖，并使用該軟件的“MASSPROP”可求出各可求出各零件的重心。最后用作圖法求出腳的重心，從而求出其零件的重心。最后用作圖法求出腳的重心，從而求出其力臂，約為力臂，約為90mm，根據(jù)力對軸之矩的公式可求出其力，根據(jù)力對軸之矩的公式可求出其力矩；選用輝盛矩；選用輝盛 MG945 180度舵機。度舵機。二、機械系統(tǒng)及動力設計二、機械系統(tǒng)及動力設

8、計 4 4、舵機的選定、舵機的選定 轉(zhuǎn)矩則必須計算出其舵轉(zhuǎn)矩則必須計算出其舵機驅(qū)動關節(jié)的重量以及機驅(qū)動關節(jié)的重量以及力臂。力臂。計算出每只腳的重量；計算出每只腳的重量；汕頭職業(yè)技術學院汕頭職業(yè)技術學院 具體參數(shù)如下具體參數(shù)如下: 尺寸：尺寸：40.8*19.9*37.3mm重量：重量：56.3g速度：速度：0.24sec/60度（度（6V）扭力：扭力：12公斤公斤/厘米（厘米（6V）使用電壓：使用電壓：4.8-7.2V二、機械系統(tǒng)及動力設計二、機械系統(tǒng)及動力設計 4 4、舵機的選定、舵機的選定 汕頭職業(yè)技術學院汕頭職業(yè)技術學院三、控制系統(tǒng)設計三、控制系統(tǒng)設計 1 1、六足蜘蛛救援機器人控制系統(tǒng)

9、總體設計、六足蜘蛛救援機器人控制系統(tǒng)總體設計 六足救援機器人六足救援機器人多輸入多輸出多輸入多輸出控制系統(tǒng)框圖控制系統(tǒng)框圖 控制器舵機機械機構光敏傳感器環(huán)境光方向?qū)嶋H方向方向控制信號障礙物傳感器前進阻力汕頭職業(yè)技術學院汕頭職業(yè)技術學院 MCU的選擇。本系統(tǒng)采用的選擇。本系統(tǒng)采用AVR單片機單片機“ATMEGA16”作為核心控制，其優(yōu)點為：作為核心控制，其優(yōu)點為： I/O口可設為推挽輸出，輸出電流大?？诳稍O為推挽輸出，輸出電流大。 大多數(shù)指令都是單時鐘指令，運算速度快。大多數(shù)指令都是單時鐘指令，運算速度快。 片內(nèi)集成片內(nèi)集成A/D轉(zhuǎn)換功能，便于光信號的多級度轉(zhuǎn)換功能，便于光信號的多級度取樣。取樣

10、。 定時器可以工作在定時器可以工作在CTC模式，可以立即更新模式，可以立即更新數(shù)據(jù)，便于產(chǎn)生多路數(shù)據(jù)，便于產(chǎn)生多路PWM信號。信號。三、控制系統(tǒng)設計三、控制系統(tǒng)設計 1 1、六足蜘蛛救援機器人控制系統(tǒng)總體設計、六足蜘蛛救援機器人控制系統(tǒng)總體設計 汕頭職業(yè)技術學院汕頭職業(yè)技術學院A123456BC2 2、步行動作邏輯、步行動作邏輯A123456BCD左轉(zhuǎn)動作邏輯 直行動作邏輯 三、控制系統(tǒng)設計三、控制系統(tǒng)設計 汕頭職業(yè)技術學院汕頭職業(yè)技術學院開始I/O口初始化 定時器初始化障礙？光傳感ADC后 退 右轉(zhuǎn)后光？右光？左光？前光？后退右轉(zhuǎn)左轉(zhuǎn)直走同光？直走YN3 3、控制、控制程序框圖程序框圖 （1

11、）主程序：）主程序： 三、控制系統(tǒng)設計三、控制系統(tǒng)設計 汕頭職業(yè)技術學院汕頭職業(yè)技術學院PB0/T01PB1/T12PB2/N03PB3/N14PB4/SS5PB5/MOSI6PB6/MISO7PB7/SCK8RESET9VCC10GND11XTAL212XTAL113PD0/RXD14PD1/TXD15PD2/INT016PD3/INT117PD4/OC1B18PD5/OC1A19PD6/ICP120PD7/OC221PC0/SCL22PC1/SDA23PC2/TCK24PC3/MTS25PC4/TDO26PC5/TDI27PC6/TOSC128PC7/TOSC229AVCC30GND31A

12、REF32PA7/ADC733PA6/ADC634PA5/ADC535PA4/ADC436PA3/ADC337PA2/ADC238PA1/ADC139PA0/ADC040IC1ATMEGA16123J1左前外123J2左前中123J3左前內(nèi)123J4左中外123J5左中中123J6在中內(nèi)123J7左后外123J8左后中123J9左后內(nèi)123J10右前外123J11右前中123J12右前內(nèi)123J13右中外123J14右中中123J15右中內(nèi)123J16右后外123J17右后中123J18右后內(nèi)CON1CON2CON3CON4CON5CON6CON7CON8CON9CON10CON11CON12

13、CON13CON14CON15CON16CON17CON18GNDGNDGNDGNDGNDGNDGNDGNDGNDGNDGNDGNDGNDGNDGNDGNDGNDGNDVCCVCCVCCVCCVCCVCCVCCVCCVCCVCCVCCVCCVCCVCCVCCVCCVCCVCC舵機 接口1234COM1CON4GNDTXDRXD+5VR31KLED1INGND12J19VCCINGNDINC1470uFC2104SW1+5V+5VMOSISCKMISORXDTXDXTAL1XTAL2XTAL1XTAL2Y112MC522PC422PGNDGNDGND+5VMISOMOSISCKRSTVinIC2

14、7805C51220uFC52104+5VR210KANT1C310uFR11KGND+5VRSTCJ11000uFVCCGNDGNDCON1CON2CON3CON4CON5CON6CON7CON8CON9CON10CON11CON12CON13CON14CON15CON16CON17CON18ADC1ADC2ADC3ADC4ADC0R420KR520KR620KR720KR820K12RG112RG212RG312RG412RG5+5V+5V+5V+5VGNDGNDGNDGNDGNDADC0ADC1ADC2ADC3ADC4+5VGNDRSTVCC1VCC2GND3MOSI4RST10MISO6SCK8GND7GND9GND5ISP非標準接口+5V傳感 器輸 入電源 電路D?DIODED?DIODECJ21000uFIN接口MC