【正文】 摘 要 I 摘 要 煤礦救援 機器人是一種能夠在煤礦井下災害環(huán)境遙控或自主導航工作的機器人，能代替煤礦的搜救隊員深入井下，搶救礦難后被困礦工，并以這 種方式減少甚至避免救護隊員的傷亡。 同時在煤礦爆炸事故后的探測救援 過程中 ，救護人員在井下高溫環(huán)境下負重作業(yè)，其體力以及氧氣消耗都很大。救援 機器人主要作用是代替救護人員搬運、轉移傷員和遇難者 至安全區(qū)域，而且救援機器人需要攜帶必要的救護設備和儀器，因此救援 機器人應該具有足夠大的尺寸和動力以及良好的續(xù)航能力。 首先，本文在滿足上述要求的基礎上，設計了煤礦救援機器人行走機構的機械部 分 。 在綜合比較后選擇輪式的行走機構。同時考慮到救援機器人的特殊工作環(huán)境，通過鏈傳動實現(xiàn)了各輪的同步移動， 克服了輪式移動機構 跨溝能力差及易打滑等缺點 。 參照 PACKBOT 機器人增加擺臂，機器人伸出擺臂 有利于越障。 其次，詳細設計了煤礦救災機器人控制系統(tǒng)的硬件電路，包括數(shù)據(jù)采集單元電路、運動控制單元電路、編碼器解析單元電路 等。 關鍵字： 輪式 ；同步移動；擺臂； 數(shù)據(jù)采集 ； 運動控制 摘 要 II ABSTRACT Coal mine rescue robot is one kind of robots used in underground destroyed coal mine. It can rescue trapped miners in the underground instead of mine rescue team after mine disaster. It will avoid casualties of mine rescue team in this way. At the same time after the explosion and the rescue process of detection in the coal mine, mine rescue team in underground load operation under high temperature environment, and their physical as well as consumption of oxygen is huge. A major role in the coal mine rescue robot is to replace the mine rescue team to transport, and transfer the wounded and the victims to a safe area. Rescue robots had to carry the necessary equipment and apparatus, so the rescue robot should have sufficient size and power and good endurance capacity. First of all, on the basis of these requirements, I designed the mechanical parts of the coal rescue robot. In parison, I choose the wheel body. At the same time, I take the special working environment for the coal mine rescue robot into account, so I try to achieve allround mobile synchronization through the chain drive. And it can overe the shortings of Wheeled Mobile institutions such as the crosschannel capabilities and easy to spin. In refer to PACKBOT robot, I design the arm for the robot, so it can across the barriers more easily. Secondly, hardware circuit of robot control system is designed in detail, such as data acquisition unit circuit, motion control unit circuit。 encoder analyzing unit circuit and so on. Keyword： Wheeled； Sync mobile； Arm； Data Acquisition； Motion Control 目 錄 III 畢業(yè)論文（設計）誠信聲明 本人聲明：所呈交的畢業(yè)論文（設計）是在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成果，論文中引用他人的文獻、數(shù)據(jù)、圖表、資料均已作明確標注，論文中的結論和成果為本人獨立完成，真實可靠，不包含他人成果及已獲得 或其他教育機構的學位或證書使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。 論文（設 計）作者簽名： 日期： 年 月 日 畢業(yè)論文（設計）版權使用授權書 本畢業(yè)論文（設計）作者同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文（設計）的復印件和電子版，允許論文（設計）被查閱和借閱。本人授權青島農業(yè)大學可以將本畢業(yè)論文（設計）全部或部分內容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本畢業(yè)論文（設計）。本人離校后發(fā)表或使用該 畢業(yè)論文（設計）或與該論文（設計）直接相關的學術論文或成果時，單位署名為 。 論文（設計）作者簽名： 日期： 年 月 日 指 導 教 師 簽 名： 日期： 年 月 日 目 錄 IV 目 錄 1 緒論 ...................................................... 1 引言 ........................................................ 1 設計背景、意義 .............................................. 1 設計的背景和意義 ........................................ 1 設計基礎 .................................................... 3 國內外研究與應用現(xiàn)狀 ........................................ 4 本章小結 .................................................... 5 2 行走機構方案確定 ........................................... 6 煤礦災害現(xiàn)場特征 ............................................ 6 礦井災害的非結構環(huán)境特征 .................................... 7 行走機構方案選擇與確定 ...................................... 7 輪式機器人 .............................................. 7 履帶式機器人 ........................................... 8 腿式機器人 ............................................. 9 其它形式機器人 ......................................... 9 行走方案的確定 ............................................. 11 本章小結 ................................................... 11 3 機器人行走機構的機械設計 ................................... 13 機器人行走機構總體方案 ..................................... 13 主傳動系統(tǒng)設計 ........................................ 14 擺臂方案設計 .......................................... 14 機器人行走機構具體設計 ..................................... 15 主傳動系統(tǒng)的具體設計 .................................. 15 擺臂方案的具體設計 .................................... 38 本章小結 ................................................... 42 4 電氣系統(tǒng)的分析與設計 ...................................... 43 數(shù)據(jù)采集單元電路 ........................................... 43 A/D 轉換電路設計 ....................................... 43 目 錄 V 高速光耦電路設計 ...................................... 45 串行通信電路設計 ...................................... 46 單片機程序設計 ........................................ 47 運動控制單元電路 ........................................... 48 后輪電機驅動電路 ...................................... 48 擺臂電機驅動電路 ...................................... 49 串行通信電路設計 ...................................... 50 單片機程序設計 ........................................ 51 編碼器解析單元電路 ......................................... 55 電路設計 .............................................. 55 單片機程序設計 ........................................ 56 本章小結 ................................................... 57 5 結 論 ................................................... 58 參考文獻： ................................................. 59 翻譯部分： ................................................. 61 英語原文 ....................................................... 61 中文翻譯 ....................................................... 68 致謝 ......................................... 錯誤 !未定義書簽。 中國礦業(yè)大學 09 屆本科生畢業(yè)設計論文 第 1 頁 1 緒論 引言 第一代工業(yè)機器人 (1956 年 )問世至今已整整 60年了。機器人日益成為傳統(tǒng)機構學和 近代電子計算機技術的主要結合點，也成為二十一世紀高科技發(fā)展的一個重要內容。現(xiàn)在，一般說來，國際上對機器人的概念，人們都可以接受這種說法，即機器人是靠自身動力和控制能力來實現(xiàn)各種功能的一種機器。聯(lián)合國標準化組織采納了美國機器人協(xié)會給機器人下的定義：一種可編程和多功能的，用來搬運材料、零件、工具的操作機；或是為了執(zhí)行不同的任務而具有可改變和克編程動作的專門系統(tǒng)。 在機器人發(fā)展的歷史上 ,存在著兩條不同的技術路線 :一條是日本和瑞典所走的“需求牽引，技術驅動”的路線，把美國開