智能機(jī)器人畢業(yè)論文

摘要智能機(jī)器人被人們稱為第三代機(jī)器人，是能利用感覺和識別功能做決策行動的機(jī)器人。本文以慧魚創(chuàng)意組合模型為平臺，設(shè)計(jì)出一種智能機(jī)器人——循跡邊界識別小車。小車?yán)梦娱_關(guān)檢測邊界，利用光電管進(jìn)行循跡。小車采用慧魚智能接口板進(jìn)行控制，用直流電動機(jī)驅(qū)動。該智能小車的機(jī)械結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)反復(fù)拆裝，無限組合?？刂栖浖镽OBOPro，控制機(jī)器人完成一系列復(fù)雜動作：如尋找軌跡——沿軌跡行走——遇到邊界停止——回避邊界——繼續(xù)尋找軌跡——繼續(xù)沿軌跡行走等。本文首先對小車的總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，確定驅(qū)動方案和傳動方案，然后按照模塊化設(shè)計(jì)方法組裝搭建小車結(jié)構(gòu)，最后對智能小車的循跡和邊界識別的控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究，完成了智能小車硬件設(shè)計(jì)及軟件設(shè)計(jì)，成功實(shí)現(xiàn)了主動循跡和邊界識別功能。關(guān)鍵詞：智能機(jī)器人慧魚循跡邊界識別TitleTrackingandboundaryidentificationofthesmartcarAbstractIntelligentrobotsareknownasthethird-generationrobot,itisabletoutilizetofeelandidentifydecision-makingaction.Inthispaper,thecreativecombinationofFischertechnikmodelasaplatformtodesignanintelligentrobot-cartrackingtoavoidthecliff.Carusemicro-switchestestthecliffandusephotocellcellfortracking.ThecarsadoptFischertechnikIntelligentboardwithtwoDCmotordrive.Theintelligentcar'smechanicalstructurecanberepeateddisassembly,infinitecombinations.ControlsystemcanidentifyROBOPROasthecore.Suchasthesearchingforthetrack、walkingalongthetracks、stoppingtofacecliff、avoidingthecliff、continuingtolookforthetrackandcontinuingtowalkalongthetrack.Inthispaper,thefirstanalysistheoverallstructureofthecartodeterminethedriverprogramanddriveprogram,establishthecarinaccordancewiththemethodofmodulardesignstructureandfinallyresearchthecarcontrolsystem.Inthispaper,studythesmartcartrackingandavoidingthecliff,completedtheSmartcarhardwareproductionandsoftwaredesign,andsuccessfullyimplementedthefunctionoftrackingandavoidingthecliff.Keywords:Robot;

Fischertechnik;

TourLine;

Boundaryidentification目錄摘要 IAbstract II第1章緒論 11.1選題背景及意義 11.2國內(nèi)外機(jī)器人的開展現(xiàn)狀 21.3慧魚機(jī)器人的前景 3第2章智能小車的總體設(shè)計(jì) 52.1智能小車實(shí)現(xiàn)功能 5邊界識別功能 6循跡功能 6循跡加邊界識別功能 62.2小車驅(qū)動方案的比照分析及選擇 62.3智能小車傳動方案的比照分析及選擇 72.4小車控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 72.5循跡邊界識別小車總體設(shè)計(jì)簡圖 82.6本章小結(jié) 9第3章智能循線避障機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 103.1硬件設(shè)計(jì) 103.2硬件的選擇 103.3智能車本體結(jié)構(gòu) 13機(jī)器人各局部設(shè)計(jì) 13機(jī)器人硬件安裝 143.4小結(jié) 15第4章智能小車的軟件設(shè)計(jì) 164.1軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)要求 164.2控制程序模塊化 164.3主程序 174.4邊界識別子程序 17邊界返回方法的最優(yōu)化 184.5尋找軌跡子程序 194.6進(jìn)、后退、停止、左右轉(zhuǎn)子程序 204.7沿軌跡行走子程序 204.8LLWin3.0控制系統(tǒng)的調(diào)試 21調(diào)試前的準(zhǔn)備工作 21程序調(diào)試 22運(yùn)行結(jié)果 224.9小結(jié) 22結(jié)論 23致謝 24參考文獻(xiàn) 25第1章緒論1.1選題背景及意義“慧魚創(chuàng)意組合模型〞又稱“工程積木〞，“智慧魔方〞，簡稱“慧魚〞。它是由德國創(chuàng)造家ArturFisher博士于1964年創(chuàng)造的。它具有一般機(jī)械所具有的零部件，如齒輪、電機(jī)、電氣開關(guān)等，通過聲、光、電和輔助技術(shù)的配合，能夠模擬各種機(jī)械運(yùn)動和機(jī)械設(shè)備的自動控制，而且有比擬真實(shí)的功能[1]?；埕~創(chuàng)意組合模型是對各種工業(yè)機(jī)器人的模型，通過對模型的仿真來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的設(shè)計(jì)工作。機(jī)器人技術(shù)是綜合了計(jì)算機(jī)、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多門學(xué)科而形成的高新技術(shù)。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織〔ISO〕對機(jī)器人的定義:機(jī)器人是一種自動的、位置可控的、具有編程能力的多功能操作機(jī)，這種操作機(jī)具有幾個(gè)軸，能夠借助可編程操作來處理各種材料、零件、工具和專用裝置，以執(zhí)行各種任務(wù)[2]。工業(yè)機(jī)器人是機(jī)器人的主要研究類型，它并不是簡單意義上代替人工的勞動，而是綜合了人的特長和機(jī)器特長的一種擬人的電子機(jī)械裝置，既有人對環(huán)境狀態(tài)的快速反響和分析判斷能力，又有機(jī)器可長時(shí)間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力。從某種意義上來說，機(jī)器人是機(jī)器進(jìn)化過程的產(chǎn)物，是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和效勞性設(shè)備，也是先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動化設(shè)備。工業(yè)機(jī)器人由機(jī)械本體、控制器、伺服驅(qū)動系統(tǒng)和檢測傳感裝置構(gòu)成，是一種仿人操作、自動控制、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機(jī)電一體化自動設(shè)備，適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。它對穩(wěn)定和提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著重要的作用。從20世紀(jì)80年代以來，機(jī)器人技術(shù)的不斷進(jìn)步，其在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，引起了各國專家學(xué)者的普遍關(guān)注。許多興旺國家均把機(jī)器人技術(shù)的開發(fā)和研究列入國家高新技術(shù)開展方案。世界各國普遍在高等院校為大學(xué)本科生及研究生開設(shè)機(jī)器人技術(shù)的有關(guān)課程。為了培養(yǎng)機(jī)器人開發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、維護(hù)方面的人才，我國很多高校也為本科生和研究生開設(shè)了機(jī)器人學(xué)課程。因此，教學(xué)型機(jī)器人越來越受到科研單位以及高校的重視。教育機(jī)器人是一類應(yīng)用于教育領(lǐng)域的機(jī)器人，它一般具備以下特點(diǎn)：首先是教學(xué)適用性，符合教學(xué)使用的相關(guān)需求；其次是具有良好的性能價(jià)格比，特定的教學(xué)用戶群決定了其價(jià)位不能過高；再次就是它的開放性和可擴(kuò)展性，可以根據(jù)需要方便地增、減功能模塊，進(jìn)行自主創(chuàng)新；此外它還應(yīng)當(dāng)有友好的人機(jī)交互界面[3]。目前國內(nèi)的教育機(jī)器人產(chǎn)品近20種，包括上海廣茂達(dá)公司生產(chǎn)的能力風(fēng)暴智能機(jī)器人、西覓亞科技生產(chǎn)的樂高機(jī)器人、慧魚公司生產(chǎn)的慧魚機(jī)器人等。1.2國內(nèi)外機(jī)器人的開展現(xiàn)狀機(jī)器人從20世紀(jì)50年代誕生以來，在短短的50多年里得到了迅速的開展，經(jīng)歷了第一代工業(yè)機(jī)器人的研究、實(shí)用化和普及，第二代感知功能機(jī)器人的研究、實(shí)用化，以及第三代智能機(jī)器人的研究等各個(gè)階段。第三代機(jī)器人，也是我們機(jī)器人學(xué)中一個(gè)理想的所追求的最高級的階段，叫智能機(jī)器人，那么只要告訴它做什么，不用告訴它怎么去做，它就能完成任務(wù)。知思維和人機(jī)通訊的這種功能和機(jī)能，目前的開展還是相對的只是在局部有這種智能的概念和含義，但真正完整意義的這種智能機(jī)器人實(shí)際上并沒有存在，而只是隨著我們科學(xué)技術(shù)的不斷開展，智能的概念越來越豐富，它內(nèi)涵越來越寬泛[4]。1954年，美國的George.Devol首先把遠(yuǎn)程控制器的桿結(jié)構(gòu)與數(shù)控銑床的伺服軸結(jié)合起來，研制出了第一臺通用機(jī)械手。這種機(jī)械手可以通過讓其沿一系列點(diǎn)運(yùn)動，將運(yùn)動位置以數(shù)字形式存儲起來，動作執(zhí)行時(shí)，使伺服系統(tǒng)驅(qū)動機(jī)械手各關(guān)節(jié)軸來再現(xiàn)這些位置，從而讓機(jī)械手完成一些簡單的工作。正是由于這個(gè)機(jī)械手具有了編程示教再現(xiàn)功能，因此許多人把它作為現(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)生的標(biāo)志[5]。在隨后的生產(chǎn)應(yīng)用中，為了適應(yīng)各種不同用途需要，相繼出現(xiàn)了直角坐標(biāo)、關(guān)節(jié)坐標(biāo)、極坐標(biāo)等許多種不同結(jié)構(gòu)的機(jī)器人。與第一代示教再現(xiàn)型機(jī)器人不同，第二代機(jī)器人是具有感覺功能的適應(yīng)控制機(jī)器人。這種機(jī)器人帶有傳感器，能感知環(huán)境和對象的情況以控制自身動作的變化。智能機(jī)器人的研究是一個(gè)艱巨而又廣泛的問題，隨著研究的不斷深入，相關(guān)科學(xué)的飛速開展，智能機(jī)器人在不久的將來一定會出現(xiàn)。據(jù)UNECE(聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟(jì)委員會)和IFR(國際機(jī)器人聯(lián)合會)統(tǒng)計(jì)，從20世紀(jì)70年代起，世界機(jī)器人產(chǎn)業(yè)一直保持著穩(wěn)步增長的良好勢頭。進(jìn)入90年代，機(jī)器人產(chǎn)品開展速度加快，年銷售量增長率平均在10％左右；2004年增長率到達(dá)了創(chuàng)記錄的20％，其中，亞洲機(jī)器人增長幅度最為突出，增長43％[6-8]。我國的機(jī)器人研究開發(fā)工作始于上世紀(jì)70年代初，到現(xiàn)在已經(jīng)歷了30多年的歷程。前10年處于研究單位自行開展研究工作狀態(tài)，開展比擬緩慢。1985年后開始列入國家有關(guān)方案，開展比擬快。特別是在“七五〞、“八五〞、“九五〞機(jī)器人技術(shù)國家攻關(guān)和“863〞高技術(shù)開展方案的重點(diǎn)支持下，我國的機(jī)器人技術(shù)取得了重大開展。在機(jī)器人根底技術(shù)方面：諸如機(jī)器人機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)分析與綜合研究，機(jī)器人運(yùn)動的控制算法及機(jī)器人編程語言的研究，機(jī)器人內(nèi)外部傳感器的研究與開發(fā)，具有多傳感器控制系統(tǒng)的研究，離線編程技術(shù)、遙控機(jī)器人的控制技術(shù)等均取得長足進(jìn)展，并在實(shí)際工作中得到應(yīng)用。在機(jī)器人操作機(jī)研制方面：已開發(fā)出一些先進(jìn)的操作機(jī)和特種機(jī)器人，如自動導(dǎo)引車AGV，壁面爬行機(jī)器人，重復(fù)定位精度為±0.024mm的裝配機(jī)器人；可潛入海底6000m的水下機(jī)器人，移動遙控機(jī)器人，主從操作機(jī)器人等，有些已達(dá)實(shí)用化水平并用于實(shí)際工程。在機(jī)器人的應(yīng)用工程方面：目前國內(nèi)已建立了多條弧焊機(jī)器人生產(chǎn)線，裝配機(jī)器人生產(chǎn)線，噴涂生產(chǎn)線和焊裝生產(chǎn)線。國內(nèi)的機(jī)器人技術(shù)研發(fā)力量已經(jīng)具備了大型機(jī)器人工程設(shè)計(jì)和實(shí)施的能力，整體性能已到達(dá)國際同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平，而整體價(jià)格僅為國外同類產(chǎn)品的三分之二甚至一半，具有很好的性能價(jià)格比和市場競爭力[9-11]。綜上所述，我國機(jī)器人開展已跨過了起步階段，走上了進(jìn)步和開展的道路。今后的任務(wù)是把機(jī)器人技術(shù)推廣到更多的工業(yè)自動化生產(chǎn)領(lǐng)域和其他更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，大力開展跨國區(qū)域交流合作，與國際接軌，早日躋身于世界先進(jìn)行列。目前我們國家比擬有代表性的研究有：工業(yè)機(jī)器人，水下機(jī)器人，空間機(jī)器人，核工業(yè)的機(jī)器人，都在國際上處于領(lǐng)先水平，總體上我們國家與興旺國家相比，還存在著很大的差距，但是在上述這些水下、空間、核工業(yè)，一些特殊機(jī)器人方面，我們還是取得了很多有特色的研究成就[12]。隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)生，PLC的功能越來越強(qiáng)大，其概念和內(nèi)涵也不斷擴(kuò)展。上世紀(jì)80年代至90年代中期，是PLC開展最快的時(shí)期，年增長率一直保持為30~40%[13]。在這時(shí)期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC逐漸進(jìn)入過程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)[14]。近年，工業(yè)計(jì)算機(jī)技術(shù)〔IPC〕和現(xiàn)場總線技術(shù)〔FCS〕開展迅速，擠占了一局部PLC市場，PLC增長速度出現(xiàn)漸緩的趨勢，但其在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的地位，在可預(yù)見的將來，是無法取代的[15]。1.3慧魚機(jī)器人的前景慧魚創(chuàng)意組合模型主要提供組合包、培訓(xùn)模型、工業(yè)模型三大系列。集能源〔包括太陽能〕、機(jī)械、液壓、氣動、遙控、自控、程控等多種學(xué)科知識于一身，利用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的根本構(gòu)件〔機(jī)械元件、電氣元件、氣動元件〕，輔以傳感器、控制器、執(zhí)行器和軟件的配合，運(yùn)用設(shè)計(jì)構(gòu)思和實(shí)踐分析，可以實(shí)現(xiàn)任何技術(shù)過程的復(fù)原，更可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)和大型機(jī)械設(shè)備操作的模擬，從而為實(shí)驗(yàn)教學(xué)、科研創(chuàng)新和生產(chǎn)流水線可行性論證提供了可能[16]。“慧魚理想教具〞作為廣闊用戶和各方面的創(chuàng)新教育專家所給予慧魚模型的評價(jià)和期許，慧魚模型就是利用“六面可拼接體〞這種開放的零件，來構(gòu)建或者模擬現(xiàn)實(shí)發(fā)揮你的創(chuàng)意，來完成機(jī)電一體化的工業(yè)設(shè)計(jì)為主的模型組建?；埕~創(chuàng)意組合模型已在歐洲和美洲的各大、中專學(xué)校廣泛應(yīng)用。它進(jìn)入中國市場以來，也在清華大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、浙江大學(xué)等眾多高校中日益廣泛應(yīng)用，它以濃厚的趣味性、創(chuàng)新性和教學(xué)過程中的啟發(fā)性，使學(xué)生能夠很直觀地把抽象復(fù)雜的理論通過模型運(yùn)動及其控制得以實(shí)現(xiàn)。采用該模型進(jìn)行試驗(yàn)教學(xué)能夠培養(yǎng)和提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，大大激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新意識，提高了動手能力，較好的解決學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中書本知識與實(shí)踐脫節(jié)的問題，對于學(xué)生理解機(jī)械運(yùn)動及機(jī)械設(shè)備工業(yè)控制具有很大的益處，是很好的機(jī)電一體化教學(xué)模型。相信慧魚會成為中國創(chuàng)新教育的理想教具[17]。第2章智能小車的總體設(shè)計(jì)本課題所研究的循跡邊界識別智能小車系統(tǒng)是一個(gè)典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)。所謂的機(jī)電一化系統(tǒng)是指在系統(tǒng)的主功能、信息處理功能和控制功能等方面引了電子技術(shù)，并把機(jī)械裝置、執(zhí)行部件、計(jì)算機(jī)等電子設(shè)備以及軟件等有機(jī)結(jié)合構(gòu)成的系統(tǒng)，即機(jī)械、執(zhí)行、信息處理、接口和軟件等局部在電子技術(shù)的支配下以系統(tǒng)的觀點(diǎn)進(jìn)行組合而形成的一種新型機(jī)械系統(tǒng)。機(jī)電一體化系統(tǒng)由機(jī)械局部、傳感局部、控制局部三大局部組成。這三大局部可分為驅(qū)動系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、感受系統(tǒng)、智能小車——環(huán)境交互系統(tǒng)、人機(jī)交互系統(tǒng)、控制系統(tǒng)六個(gè)子系統(tǒng)。該智能小車的設(shè)計(jì)就是依據(jù)機(jī)電體一化系統(tǒng)的組成原那么進(jìn)行的?？刂葡到y(tǒng)控制系統(tǒng)驅(qū)動系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)感受系統(tǒng)圖2-1循跡邊界識別小車的系統(tǒng)組成2.1智能小車實(shí)現(xiàn)功能本課題所研究的智能小車按功能可分為循跡功能和邊界識別功能。循跡功能可細(xì)分為尋找軌跡和循跡前進(jìn)，邊界識別功能可細(xì)分為邊界識別和邊界返回。智能小車主要任務(wù)要求為：先尋找軌跡→沿軌跡行走→遇到邊界停止→回避邊界→繼續(xù)尋找軌跡→繼續(xù)沿軌跡行走。本課題難點(diǎn)在于循跡功能和邊界識別功能的有機(jī)結(jié)合。智能小車實(shí)現(xiàn)功能分類如圖2-2。智能小車實(shí)現(xiàn)功能分類智能小車實(shí)現(xiàn)功能分類循跡功能邊界識別功能邊界分類邊界返回循跡前進(jìn)尋找軌跡圖2-2智能小車實(shí)現(xiàn)功能分類邊界識別功能小車能自動識別邊界及越過邊界繼續(xù)前進(jìn)，完成一系列復(fù)雜動作如：邊界識別→小車后退→指定方向旋轉(zhuǎn)→小車前進(jìn)。2.1.2循跡功能小車能主動跟蹤循跡，完成一系列復(fù)雜動作如：尋找軌跡→沿軌跡前進(jìn)→判斷是否偏離軌跡→有偏離軌跡相應(yīng)方向旋轉(zhuǎn)→繼續(xù)前進(jìn)。2.1.3循跡加邊界識別功能小車能同時(shí)完成循跡跟蹤和邊界識別，完成一系列復(fù)雜動作如：尋找軌跡→沿軌跡行走→遇到邊界停止→小車后退→指定方向旋轉(zhuǎn)→小車前進(jìn)→繼續(xù)尋找軌跡→繼續(xù)沿軌跡行走。2.2小車驅(qū)動方案的比照分析及選擇通常，小車的驅(qū)動方式有以下幾類：〔1〕氣壓驅(qū)動使用壓力通常在0.4～0.6Mpa，最高可達(dá)1Mpa。氣壓驅(qū)動主要優(yōu)點(diǎn)是氣源方便〔一般工廠都由壓縮空氣站供給壓縮空氣〕，驅(qū)動系統(tǒng)具有緩沖作用，結(jié)構(gòu)簡單，本錢低；缺點(diǎn)是功率質(zhì)量比小，裝置體積大，氣源裝置存在噪聲問題，定位精度也不高?！?〕液壓驅(qū)動系統(tǒng)的功率質(zhì)量比大，驅(qū)動平穩(wěn)，同時(shí)液壓驅(qū)動調(diào)速比擬簡單，能在很大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速；缺點(diǎn)是易漏油，這不僅影響工作穩(wěn)定性和定位精度，而且污染環(huán)境。液壓驅(qū)動多用于要求輸出力較大，運(yùn)動速度較低的場合[21]?！?〕電氣驅(qū)動是利用各種電機(jī)產(chǎn)生的力或轉(zhuǎn)矩，直接或經(jīng)過減速機(jī)構(gòu)去驅(qū)動負(fù)載，以獲得要求的小車運(yùn)動。由于具有易于控制、運(yùn)動精度高、使用方便、本錢低廉、驅(qū)動效率高、不污染環(huán)境等諸多優(yōu)點(diǎn)，電氣驅(qū)動是最普遍，應(yīng)用最多的驅(qū)動方式。綜合考慮各種驅(qū)動方式的優(yōu)缺點(diǎn)，最后采用電氣驅(qū)動。電動機(jī)根據(jù)輸出形式分，可以分為旋轉(zhuǎn)型和直線型。電動機(jī)在智能小車中應(yīng)用時(shí)，應(yīng)主要關(guān)注電動機(jī)的如下根本性能：①能實(shí)現(xiàn)啟動、停止、連續(xù)的正反轉(zhuǎn)運(yùn)行，且具有良好的響應(yīng)特性；②正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)時(shí)的特性相同，且運(yùn)行特性穩(wěn)定；③維護(hù)容易，而且不用保養(yǎng)；④具有良好的抗干擾能力，且相對于輸出來說，體積小，重量輕。在小車中，采用比擬多的是直流電動機(jī)。因?yàn)樗梢缘竭_(dá)很大的力矩，精度高，加速迅速，可靠性高，在正反兩個(gè)方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動平滑。因此，小車的前進(jìn)、和后退及轉(zhuǎn)彎都采用直流電動機(jī)。2.3智能小車傳動方案的比照分析及選擇傳動裝置的作用是將驅(qū)動元件的動力傳遞給智能小車的執(zhí)行部件，以實(shí)現(xiàn)各種預(yù)定的運(yùn)動。目前常用的傳動方式有：皮帶輪傳動、蝸輪蝸桿傳動、齒輪傳動、諧波減速傳動以及螺旋傳動等。諧波齒輪傳動具有體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、能獲得大的傳動比等優(yōu)點(diǎn)，但存在扭轉(zhuǎn)剛度較低且傳動比不能太小的缺點(diǎn)。蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)常用于要求有大的傳動比且傳動過程中要求機(jī)構(gòu)自鎖的場合，這種方式平安性能高，但同樣存在齒側(cè)間隙，而且效率較低。皮帶輪傳動可以實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，可是存在彈性滑動，和鏈傳動一樣使用一段時(shí)間后易松弛，傳動運(yùn)轉(zhuǎn)過程中還產(chǎn)生動載荷，因此常用于傳動精度要求不高的場合。螺旋傳動是將回轉(zhuǎn)運(yùn)動變換為直線運(yùn)動的重要傳動方式，有滑動螺旋傳動和滾動螺旋傳動?；瑒勇菪齻鲃邮沁B續(xù)的面接觸，傳動中不會產(chǎn)生沖擊，傳動平穩(wěn)、無噪聲、能夠自鎖，且螺旋升角較小但螺紋工藝性較差強(qiáng)度較低。滾動螺旋傳動的效率一般在90％以上，它不自鎖，具有傳動的可逆性。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，本錢高，抗沖擊性能差等原因不予考慮。齒輪傳動具有結(jié)構(gòu)緊湊、效率高的優(yōu)點(diǎn)，適用于中等減速比傳動。經(jīng)過考慮直接使用齒輪傳動比擬適宜。小車精度要求不是很高，在滿足性能要求的根底上應(yīng)考慮到經(jīng)濟(jì)性要求。因此，小車傳動選用齒輪傳動，由兩個(gè)9V—2.4瓦大功率馬達(dá)帶動如圖2－3所示。電機(jī)電機(jī)車輪圖2-3小車驅(qū)動與傳動方案簡圖2.4小車控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)采用LLWin3.0軟件進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，可以一邊做硬件電路，一邊編制控制程序，做好后再與設(shè)備聯(lián)機(jī)調(diào)試，可以縮短工期，可靠性高?？刂葡到y(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)一般應(yīng)按照圖2－4的幾個(gè)步驟進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)階段是應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵階段，應(yīng)詳細(xì)了解被控對象的全部功能，例如：機(jī)械部件的動作順序、動作條件、動作完成時(shí)間，響應(yīng)時(shí)間及如何同時(shí)實(shí)現(xiàn)循跡和邊界識別功能等。課題的難點(diǎn)在于如何使循跡與邊界識別之間不發(fā)生沖突。系統(tǒng)規(guī)劃系統(tǒng)規(guī)劃硬件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)在線模擬測試調(diào)整硬件調(diào)整軟件現(xiàn)場運(yùn)行并調(diào)試NN是否符合要求Y圖2-4小車控制系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)2.5循跡邊界識別小車總體設(shè)計(jì)簡圖按照任務(wù)要求，小車需要具有循跡和邊界識別兩個(gè)功能。邊界識別功能要I5I6探測腿I4I3I5I6探測腿I4I3車輪萬向輪電機(jī)M1、M2循跡裝置I7、I8、M3接觸開關(guān)I1求小車的四個(gè)方向都能識別并避開邊界，所以小車的四個(gè)角都應(yīng)裝有邊界識別裝置，即探測腿。循跡功能那么要求小車能夠先找到軌跡，再沿著該軌跡行走。因此軌跡探測裝置裝在小車的頭部正下方。循跡邊界識別小車總體設(shè)計(jì)如圖2-5所示。2.6本章小結(jié)本章根據(jù)智能小車的任務(wù)要求，從智能小車本體結(jié)構(gòu)和控制方法比照分析入手，初步確定智能小車的運(yùn)動形式、驅(qū)動方案、傳動方案和控制方案，并設(shè)計(jì)出小車的總設(shè)計(jì)簡圖。第3章智能循線避障機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)自動導(dǎo)引功能和避障功能就必須要感知導(dǎo)引線和障礙物，而感知導(dǎo)引線相當(dāng)于給機(jī)器人一個(gè)視覺功能。智能循線和避障是基于智能導(dǎo)引小車系統(tǒng)，采用超聲波距離傳感器傳感器判斷并檢測障礙物，采用軌跡傳感器進(jìn)行尋線。因此本章對智能小車的循線和避障進(jìn)行了研究。3.1硬件設(shè)計(jì)智能車采用履帶驅(qū)動，前后各用一個(gè)直流雙向電機(jī)驅(qū)動，調(diào)制兩個(gè)輪子的轉(zhuǎn)速從而到達(dá)控制轉(zhuǎn)向的目的。將軌跡傳感器裝在車體前部的下方，當(dāng)傳感器I3檢測到黑線的邊界時(shí)，控制系統(tǒng)控制左輪電機(jī)減速，車向右修正，當(dāng)車的右邊傳感器I4檢測到黑線時(shí)，控制系統(tǒng)控制右輪電機(jī)減速，車向左修正，黑線在車體的中間時(shí)，傳感器一直檢測到黑線，當(dāng)偏離黑線時(shí)就開始修正，從而使小車沿著黑色的軌道行走。避障的原理和循線一樣，在車頭的前方裝了超聲波距離傳感器，當(dāng)傳感器檢測到障礙物時(shí)，智能車停止1S之后后退，經(jīng)脈沖計(jì)數(shù)器設(shè)定的額定數(shù)值之后車體向左轉(zhuǎn)，再通過脈沖計(jì)數(shù)器設(shè)定數(shù)值，到達(dá)數(shù)值之后繼續(xù)前進(jìn)，依次循環(huán)從而避開障礙物。3.2硬件的選擇和數(shù)字量輸入返回1和0值不同，模擬量輸入可以分辨連續(xù)的輸入，所有的模擬量輸入返回一個(gè)0-1023之間的值。而ROBO接口板有各種不同的模擬量輸入接口來測量不同的物理量。具體來說，模擬量輸入可以適應(yīng)用來測量電阻，測量電壓和測量距離的不同的傳感器如表3-1所示。通常的慧魚傳感器中，溫度傳感器和光電傳感器將被測量裝換成電阻值。所以必須將這些傳感器接到AX和AY輸入端。電壓輸入端A1和A2設(shè)計(jì)用來連接所有產(chǎn)生0到10V電壓的傳感器。在ROBO接口板上沒有針對AV輸入端的端口。它通常和接口板的電源電壓相關(guān)聯(lián)。距離傳感器輸入端D1和D2可以接到慧魚特殊傳感器，可以測量障礙物的距離。表3-1模擬量輸入輸入端輸入類型 測量范圍A1,A2電壓輸入0-1023VAX,AY電阻輸入0-5.5KΩD1,D2距離傳感器輸入Ca.0-50cmAV電源電壓0-10V3.2.1超聲波距離傳感器機(jī)器人避障的關(guān)鍵問題之一是在運(yùn)動過程中如何利用傳感器對環(huán)境的感知。任何類型的傳感器都有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺乏.選用時(shí)需要仔細(xì)考慮各種因素。在機(jī)器人運(yùn)動規(guī)劃過程中傳感器主要為系統(tǒng)提供兩種信息：機(jī)器人附近障礙物的存在信息；障礙物與機(jī)器人之間的距離。超聲波距離傳感器是靠發(fā)射某種頻率的聲波信號，利用物體界面上超聲反射，散射檢測物體的存在與否，如圖3-2所示。超聲波在空氣中傳播時(shí)如果遇到其它媒介，那么因兩種媒質(zhì)的聲阻抗不同而產(chǎn)生反射。因此，向空氣中的被測物體發(fā)射超聲波，檢測反射波并進(jìn)行分析，從而獲到障礙物的信息。超聲波使由換能晶片在電壓的鼓勵下發(fā)生振動產(chǎn)生的，它具有頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點(diǎn)。超聲波對液體、固體的穿透本領(lǐng)很大，尤其是在陽光不透明的固體中，它可穿透幾十米的深度。超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會產(chǎn)生顯著反射形成反射成回波，碰到活動物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)超聲波探頭主要由壓電晶片組成，既可以發(fā)射超聲波，也可以接收超聲波。小功率超聲探頭多作探測作用。3.2.2軌跡傳感器如圖3-3，軌跡傳感器可以尋找到白色外表的黑色軌道。傳感器檢測外表應(yīng)為5mm-30mm，它包含兩個(gè)發(fā)射和兩個(gè)接收裝置，連接該傳感器需要有兩個(gè)數(shù)字量輸入端和9V電源端。軌跡傳感器中的光敏二極管的外型與一般二極管一樣，只是它的管殼上開有一個(gè)嵌著玻璃的窗口，以便于光線射入，為增加受光面積，PN結(jié)的面積做得較大,光敏二極管工作在反向偏置的工作狀態(tài)下，并與負(fù)載電阻相串聯(lián)，當(dāng)無光照時(shí)它與普通二極管一樣，反向電流很小,稱為光敏二極管的暗電流；當(dāng)有光照時(shí)，載流子被激發(fā)，產(chǎn)生電子-空穴，稱為光電載流子。在外電場的作用下，光電載流子參于導(dǎo)電，形成比暗電流大得多的反向電流，該反向電流稱為光電流。光電流的大小與光照強(qiáng)度成正比，于是在負(fù)載電阻上就能得到隨光照強(qiáng)度變化而變化的電信號。圖3-3軌跡傳感器圖3-2超聲波距離傳感器圖3-3軌跡傳感器圖3-2超聲波距離傳感器圖3-4接觸式傳感器及其原理圖3.2.3接觸式傳感器圖3-4接觸式傳感器及其原理圖按鍵開關(guān)式〔接觸式〕傳感器是數(shù)字傳感器的一種。數(shù)據(jù)僅能設(shè)定為兩個(gè)不同的值，分別用0和1來表示。如圖3-4所示，傳感器顯示“0〞，表示在接觸點(diǎn)之間沒有電流通過；“1〞那么意味著有電流通過?；埕~模型中的接觸傳感器是一個(gè)三向開關(guān)式的。因此，就有三個(gè)端點(diǎn)。紅色按鈕按下，1和3端點(diǎn)接通，同時(shí)常閉狀態(tài)下的1和2端點(diǎn)之間的連接斷開。這樣起始位置就可以任意選擇：常閉狀態(tài)〔端點(diǎn)1、2接通〕；常開狀態(tài)〔端點(diǎn)1、3接通〕。如果接口板上輸入端口電氣上是閉合的，那么數(shù)字量的橙色連接上會返回一個(gè)數(shù)值“1〞，否那么會返回一個(gè)數(shù)值“0〞。3.2.4大功率馬達(dá)：兩個(gè)大功率直流電機(jī)〔9V，2.4W〕，內(nèi)置齒輪箱，以50：1減速比驅(qū)動移動機(jī)器人〔即馬達(dá)旋轉(zhuǎn)50轉(zhuǎn)的同時(shí)，其輸出軸只旋轉(zhuǎn)一次〕。一個(gè)馬達(dá)輸出通常使用兩個(gè)接口板接口，而燈輸出只用一個(gè)接口。接口板的輸出可以是馬達(dá)，也可以是燈或者電磁鐵。對于馬達(dá)，可以設(shè)置它的轉(zhuǎn)向和速度。馬達(dá)輸出模塊可以用表3-5中的指令來處理：表3-2馬達(dá)指令指令值動作向右1-8馬達(dá)以速度1到8順時(shí)針旋轉(zhuǎn)向左1-8馬達(dá)以速度1到8逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)停止None馬達(dá)停止3.3智能車本體結(jié)構(gòu)圖3-6是本次設(shè)計(jì)機(jī)器人的電路框圖。其中智能接口板為電路的中央處理器，處理超聲波傳感器和軌跡傳感器采集來的數(shù)據(jù)，處理完畢之后隨即去控制電機(jī)驅(qū)動局部來驅(qū)動電機(jī)。其中電源局部為9V直流電源，為整個(gè)電路模塊提供電源，以便能正常工作。ROBOROBO智能接口板電機(jī)驅(qū)動超聲波傳感器軌跡傳感器電源圖3-5智能避障循線機(jī)器人電路圖3.3.1機(jī)器人各局部設(shè)計(jì)1.行走局部：由于設(shè)計(jì)的是避障機(jī)器人，因此機(jī)器人運(yùn)行的路面情況會很復(fù)雜，采用履帶式行走結(jié)構(gòu),如圖3-6所示。這種移動方式支撐面積大、接地比壓小，同時(shí)由于履帶支撐面上有履齒，不易打滑，牽引附著性好。機(jī)器人兩側(cè)的履帶分別由一個(gè)帶有齒輪的直流電動機(jī)驅(qū)動。功率2.4W、額定轉(zhuǎn)速為400r/min。2.避障局部：由于慧魚創(chuàng)意組合模型中自帶有超聲波距離傳感器，因此將超聲波距離傳感器固定在機(jī)器人的正前方，用于機(jī)器人避障。距離傳感器反映機(jī)器人與障礙物的距離大小，測量距離約為4m，相應(yīng)的檢測數(shù)值以cm在程序檢測界面顯示。將其直接連到智能接口板的D1或D2端即可。3.循線局部：機(jī)器人循線的功能由軌跡傳感器進(jìn)行控制，可以找到白色外表的黑色軌道。傳感器檢測外表應(yīng)為5mm-30mm，它包含兩個(gè)發(fā)射和兩個(gè)接收裝置，連接這個(gè)傳感器需要兩個(gè)數(shù)字量輸入端和9v電源端。圖3-6圖3-6智能車行走局部設(shè)計(jì)3.3.2機(jī)器人硬件安裝首先，通過慧魚創(chuàng)意組合模型包中的機(jī)械構(gòu)架將智能小車的根本模型的框架搭建起來，然后將驅(qū)動裝置〔2個(gè)9V雙向直流電動機(jī)〕放置在框架內(nèi)并固定起來。再將電氣元件脈沖計(jì)數(shù)器固定在根本模型內(nèi)。設(shè)定電動機(jī)M1、M2以及脈沖計(jì)數(shù)器I1、I2。并預(yù)先將導(dǎo)線連接在電動機(jī)和數(shù)字傳感裝置上，以防以后安裝不便。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)考慮到傳感器的安裝問題：首先將軌跡傳感器安裝在智能車車頭位置的正下方，使軌跡傳感器距離與被搜尋位置的距離減小，提高反映效率。其次將超聲波距離傳感器裝在車的正前方，以便能探測到智能車行駛前方的障礙并順利避障。最后將兩個(gè)指示燈安裝在車前方的左右兩端，當(dāng)軌跡傳感器搜尋到軌跡時(shí)燈M3(綠燈)亮，當(dāng)智能車遇到障礙時(shí)燈M4〔紅燈〕亮。這樣可以保證兩個(gè)傳感器不會發(fā)生沖突，使整體顯得協(xié)調(diào)。最后將智能接口板固定在智能車的根本模型上，用導(dǎo)線將各局部器件連接到接口板的各插槽中。如圖3-7所示的示意圖進(jìn)行接口連接：1.超聲波距離傳感器的導(dǎo)線兩端分別插在智能接口板的D1位置的兩端口：2.脈沖計(jì)數(shù)器I1和I2的導(dǎo)線兩端分別接在智能接口板對應(yīng)的I1、I2位置；3.軌跡傳感器的綠色和紅色導(dǎo)線的兩端分別插在智能接口板的接地和+極輸入端，將藍(lán)色和黃色導(dǎo)線的兩端分別接在智能接口板的I3、I4位置；4.直流電動機(jī)M1、M2導(dǎo)線接在智能接口板對應(yīng)的M1、M2端口；5.將燈輸出M3〔綠燈〕接在接口板的M3位置，燈輸出M4〔紅燈〕接在M4位置；超聲波傳感器D1脈沖計(jì)數(shù)器I1超聲波傳感器D1脈沖計(jì)數(shù)器I1脈沖計(jì)數(shù)器I2軌跡傳感器I3軌跡傳感器I4直流電動機(jī)M1直流電動機(jī)M2綠色燈管M3紅色燈管M4擴(kuò)展板接口USB接線口電源輸入智能接口板接地線端口圖3-7接線示意圖考前須知：1、裝配時(shí)要確保構(gòu)件到位、不滑動；2、電子構(gòu)件裝配時(shí)要注意電子構(gòu)件的正負(fù)極性，接線穩(wěn)定可靠沒有松動；3、整個(gè)模型完成后要考慮模型的美觀，整理布線要標(biāo)準(zhǔn)。3.4小結(jié)本章按照模塊化的設(shè)計(jì)方法，將機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)分為行走局部、避障局部和循線局部，并分別對這三局部進(jìn)行了規(guī)劃設(shè)計(jì)，并選擇關(guān)鍵的電氣元件。同時(shí)使用慧魚創(chuàng)意組合模型對各個(gè)局部結(jié)構(gòu)進(jìn)行組裝，完成機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。第4章智能小車的軟件設(shè)計(jì)智能小車控制系統(tǒng)由軟件和硬件兩大局部組成，只有硬件系統(tǒng)是不能運(yùn)行的，軟件和硬件相互配合才能完成任務(wù)。在進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，除了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)外，大量的工作就是如何根據(jù)每個(gè)生產(chǎn)對象的實(shí)際需要設(shè)計(jì)應(yīng)用程序。因此，軟件設(shè)計(jì)在小車的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中占重要地位。對于本系統(tǒng)，軟件更為重要。在智能小車控制系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)軟件可采用慧魚自帶的LLWin3.0控制軟件?？刂瞥绦蛞约傲鞒虉D和數(shù)字流程圖可以生成圖形化的用戶界面，簡單方便實(shí)用。4.1軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)要求按照任務(wù)要求，小車完成一系列復(fù)雜動作如:尋找軌跡→沿軌跡行走→遇到邊界小車停止→小車后退→指定方向旋轉(zhuǎn)→小車前進(jìn)→繼續(xù)尋找軌跡→繼續(xù)沿軌跡行走。4.2控制程序模塊化軟件設(shè)計(jì)的程序大體可分為循跡和邊界識別兩大局部。本系統(tǒng)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，由主程序﹑尋找軌跡子程序、沿軌跡行走子程序﹑邊界識別子程序﹑邊界返回子程序和其他子程序構(gòu)成。各模塊如圖4－1所示劃分。主程序主程序循跡邊界識別前進(jìn)后退左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)停止尋找軌跡邊界分類邊界返回沿軌跡行走圖4-1小車程序模塊化4.3主程序主程序開始，燈M3導(dǎo)通，并延時(shí)1S，然后判斷數(shù)據(jù)A是否為0〔A為I3、I4、I5、I6的邏輯與關(guān)系〕，為0那么進(jìn)入循跡子程序；為1那么進(jìn)入循跡子程序。程序中，延時(shí)1S是因?yàn)樾≤囋趩訒r(shí)，光電管初始狀態(tài)為0，而尋找到黑線的標(biāo)記也為0，程序無法正常運(yùn)行，延時(shí)1S后光電管初始狀態(tài)變?yōu)?，程序正常運(yùn)行。圖4-2循跡邊界識別小車主程序4.4邊界識別子程序程序中FR為右前，F(xiàn)L為左前，BR為右后，BL左后，ML及MR為左右兩個(gè)電機(jī)。子程序“邊界識別〞把小車可能遇到的邊界情況分成16種，并以數(shù)字形式記入value中。子程序“返回〞根據(jù)value中所記的數(shù)字，選擇最好的方法避開邊界。程序循環(huán)運(yùn)行直到數(shù)據(jù)A≠0，如圖4-3.圖4-3邊界識別子程序邊界返回方法的最優(yōu)化按照任務(wù)要求，小車需要識別和回避所有的邊界，因此需要將所有邊界情況分成16種，并對每種邊界進(jìn)行回避,如表4-1所示。這樣小車可以防止做重復(fù)而不必要的動作，提高小車的性能。表4-1小車可能遇到的所有邊界情況及反響序號右前方(I3)左前方(I4)右前方(I5)左前方(I6)小車反響0向前直行1●●●●停止2●●●向右旋轉(zhuǎn)少許3●●●向左旋轉(zhuǎn)少許4●●●向左旋轉(zhuǎn)少許5●●●向右旋轉(zhuǎn)少許6●●先后退，再右轉(zhuǎn)7●●向左旋轉(zhuǎn)少許8●●向左旋轉(zhuǎn)少許9●●向右旋轉(zhuǎn)少許10●●向右旋轉(zhuǎn)少許11●●向右旋轉(zhuǎn)少許12●先后退，再向左轉(zhuǎn)13●先后退，再向右轉(zhuǎn)14●前進(jìn)少許15●前進(jìn)少許小車按可能遇到的所有邊界情況〔24=16〕種設(shè)計(jì)成一個(gè)表格。如表4-1。其中●表示探測腿由于遇到邊界時(shí)伸出，即該限位開關(guān)I=0。如果格內(nèi)為空，那么表示該位置探測腿沒有遇到邊界，該限位開關(guān)處于導(dǎo)通，即I=1。例如表4-1中，序號0，I3=I4=I5=I6=1,為小車四條探測腿都沒遇到邊界，處于平穩(wěn)狀態(tài)，即小車反響為“向前直行〞。小車I3=I4=I5=I6=0時(shí)，小車的反響動作為停止，即小車被抬起時(shí)停止。4.5尋找軌跡子程序程序中光電管I7裝在小車頭部的左側(cè)，I8在右側(cè)，I1為裝在小車右側(cè)用于脈沖記數(shù)的接觸試傳感器。程序中先往左轉(zhuǎn)并循環(huán)記數(shù)5次，直到I7=0或5次后再前進(jìn)5次，直到I7=8或者I8=0或者I7=I8=0時(shí)子程序完成返回主程序，否那么繼續(xù)尋找軌跡。尋找軌跡程序如圖4-4。圖4-4尋找軌跡程序4.6進(jìn)、后退、停止、左右轉(zhuǎn)子程序其他程序如前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)等，程序簡單且格式相似，這里就不于累述。右轉(zhuǎn)子程序，如圖4-5。4.7沿軌跡行走子程序沿軌跡行走子程序中，程序首先進(jìn)入尋找軌跡子程序，尋找到軌跡后，判斷數(shù)據(jù)A是否圖4-5小車右轉(zhuǎn)子程序=0，如果為0，程序直接退出并進(jìn)入邊界識別子圖4-5小車右轉(zhuǎn)子程序程序，如果不為0，程序繼續(xù)運(yùn)行。接著程序判斷I7是否=0，如果為0，程序繼續(xù)判斷I8是否=0，再根據(jù)I7和I8的值決定左轉(zhuǎn)還是右轉(zhuǎn)，如果I7=I8=1，那么程序進(jìn)入尋找軌跡子程序。沿軌跡行走子程序如圖4-6。圖4-6沿軌跡行走程序4.8LLWin3.0控制系統(tǒng)的調(diào)試4.8.1調(diào)試前的準(zhǔn)備工作①外部連線的檢查：包括對輸入輸出信號的接線的正確性檢查，對地的絕緣檢查，屏蔽接線檢查等；②供電系統(tǒng)的檢查：包括對接口板的供電電源接線的檢查和電壓檢查、外部供電電的檢查等；③檢測元件和開關(guān)的運(yùn)行檢查：檢測元件和開關(guān)是接口板輸入信號的來源，要對檢測元件、開關(guān)、按鈕等信號在運(yùn)行后的響應(yīng)進(jìn)行檢查，了解它們的狀態(tài)是否有相應(yīng)的變化等。4.8.2程序調(diào)試①輸入信號調(diào)試：輸入信號調(diào)試前，對信號的供電應(yīng)再一次進(jìn)行檢查，防止因供電電壓不符造成元件的損壞。對接口板的各個(gè)開關(guān)量輸入點(diǎn)，用手動的方法使這些輸入點(diǎn)分別動作，觀察相應(yīng)的信號燈是否點(diǎn)亮〔還可同時(shí)用編程軟件在線監(jiān)視〕，如果信號燈不亮，那么應(yīng)檢查外部的線路和接線是否良好和正確。②輸出信號調(diào)試：檢查相應(yīng)的輸出信號燈是否點(diǎn)亮或熄滅。此外，應(yīng)對相應(yīng)的輸出設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行檢查，如果某一輸出設(shè)備不動作，那么應(yīng)檢查輸出模塊、相應(yīng)的輸出設(shè)備和外部接線。③總調(diào)試和運(yùn)行調(diào)試：小車控制系統(tǒng)的總調(diào)試應(yīng)在電機(jī)不供電的情況下進(jìn)行。根據(jù)程序模擬仿真，檢查程序是否按照控制的要求進(jìn)行動作，相應(yīng)的輸出信號是否存在，延時(shí)的時(shí)間是否正確，直到整個(gè)程序正確運(yùn)行。然后，按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行運(yùn)行調(diào)試，直到滿足要求為止。4.8.3運(yùn)行結(jié)果通過調(diào)試后，系統(tǒng)通電運(yùn)行，結(jié)果說明控制系統(tǒng)各局部接線無誤，供電電源穩(wěn)定無異常。小車能夠在轉(zhuǎn)換開關(guān)的作用下，執(zhí)行相應(yīng)的程序，順序的完成動作。輸出信號對于輸入信號反響靈敏。盡管限位開關(guān)在系統(tǒng)中被屢次碰觸，位置稍微有所變化，但是不影響小車的動作，輸入信號良好。4.9小結(jié)本章在控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的根底上，完成了控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。首先，根據(jù)智能小車的動作要求，確定使用各種小模塊進(jìn)行控制；然后利用LLWin3.0編程軟件繪制了自動程序的流程圖。結(jié)論論文以慧魚創(chuàng)意組合模型為平臺，運(yùn)用慧魚機(jī)械構(gòu)件和電氣元件設(shè)計(jì)并拼裝了智能避障循線機(jī)器人，并通過LLWin3.0軟件完成了對機(jī)器人的控制。論文設(shè)計(jì)采用超聲波距離傳感器判斷并檢測障礙物、通過軌跡傳感器進(jìn)行循線，并對智能機(jī)器人的循線、避障功能進(jìn)行了研究，完成了智能機(jī)器人硬件制作及軟件設(shè)計(jì)，成功實(shí)現(xiàn)了自動循線避障功能。論文主要完成了以下工作：機(jī)器人的總體設(shè)計(jì)：確定機(jī)器人的任務(wù)要求，根據(jù)任務(wù)初步確定了機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)、運(yùn)動形式、驅(qū)動方案和控制方案等。機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：按照模塊化的設(shè)計(jì)方法，將機(jī)器人分為根本模型、驅(qū)動局部和傳感局部三個(gè)模塊。并分別對各個(gè)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部件進(jìn)行設(shè)計(jì)并校核，并安裝慧魚傳感器〔超聲波距離傳感器、軌跡傳感器〕，驗(yàn)證方案的可行性。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：運(yùn)用LLWin3.0軟件的編程方法編制了智能車運(yùn)行的各個(gè)子程序并聯(lián)接成控制智能車運(yùn)行的主程序，使智能車運(yùn)行并能實(shí)現(xiàn)所設(shè)計(jì)的功能?？傮w來說，整個(gè)智能車系統(tǒng)的構(gòu)建滿足了設(shè)計(jì)的需求。但是由于時(shí)間和其他客觀條件的限制，仍存在一些缺乏。主要有以下幾個(gè)方面：1.傳感器的選型和數(shù)量比擬單一，可以增加同種或者其他種類的傳感器來擴(kuò)展智能機(jī)器人的功能，提高機(jī)器人避障和循線的反響速度和精度，真正實(shí)現(xiàn)智能車的智能化；2.應(yīng)用LLWin3.0軟件所編出的程序還比擬簡單，可以學(xué)習(xí)和使用更高級別的編輯模塊編輯程序，以便能夠更好的對小車的運(yùn)動狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和管理；3.智能車的驅(qū)動系統(tǒng)反響不是非常靈敏，履帶與紙面之間的摩擦力不夠大導(dǎo)致電動機(jī)不能帶動整個(gè)智能車迅速移動，可以加大履帶的摩擦力，使智能車的運(yùn)動不受阻礙。致謝本論文是在指導(dǎo)老師張海波教授的悉心指導(dǎo)下完成的。從課題選題、方