【正文】 Suite 。此時(shí)通訊指示燈點(diǎn)亮一下，然后又恢復(fù)為快速閃爍狀態(tài)，方位數(shù)據(jù)就調(diào)整好了，數(shù)字指南針就可以正確指示機(jī)器人方位了。旋轉(zhuǎn)機(jī)器人時(shí)沿逆時(shí)針也可。調(diào)試方法是：先打開機(jī)器人電源開關(guān)，接口卡上電，此時(shí)可觀察到通訊指示燈開始快速閃爍。在滅火、高中搜救項(xiàng)目中，機(jī)器人可以通過數(shù)字指南針傳感器走迷宮；在足球項(xiàng)目中，機(jī)器人可以通過指南針來判斷“自己”和“對(duì)方”的場(chǎng)地，減少“烏龍球”的數(shù)量甚至是杜絕“烏龍球” 數(shù)字指南針由磁場(chǎng)檢測(cè)模塊、數(shù)字指南針接口卡和4 芯串口通訊排線三部分組成。指南針與造紙、火藥、活字印刷一起成為中國(guó)古代四大發(fā)明，為人類文明發(fā)展作出了卓越貢獻(xiàn)。此時(shí)，顯示屏上數(shù)據(jù)并不是距離值，應(yīng)編制程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行校正。傳感器性能指標(biāo)如下：探測(cè)距離:1080cm工作電壓:標(biāo)準(zhǔn)電流消耗:3350 mA輸出量:模擬量輸出，輸出電壓和探測(cè)距離成比例 紅外測(cè)距卡能連續(xù)地讀出距離，將距離信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓，不需要多余的外圍控制電路。 紅外測(cè)距傳感器的用途及其組成 紅外測(cè)距傳感器是專為機(jī)器人設(shè)計(jì)的測(cè)距傳感器。但是實(shí)際上并不是這樣的，想象一下，你的機(jī)器人本來正在慢慢的靠近障礙物，突然發(fā)現(xiàn)障礙物消失了，一般來說，你的控制程序會(huì)讓你的機(jī)器人以全速移動(dòng)，結(jié)果就是，砰的一聲。所以，在實(shí)際使用前，最好能對(duì)所使用的傳感器進(jìn)行一下校正。當(dāng)物體距離D很大時(shí)，L值就會(huì)很小。 紅外測(cè)距傳感器原理 紅外傳感器基于三角測(cè)量原理。1800 年，他仿照牛頓分解太陽光的方法，然后用溫度計(jì)去測(cè)量太陽光譜的各個(gè)部分，結(jié)果，他發(fā)現(xiàn)，溫度計(jì)置于光譜紅外端以外時(shí)，溫度計(jì)仍在上升，于是他發(fā)現(xiàn)了紅外線和太陽紅外輻射。運(yùn)行程序后，將機(jī)器人放在不同光線反射能力或不同顏色的物體表面上，觀察數(shù)據(jù)變化，數(shù)值范圍在0～255 之間。 地面灰度傳感器的使用 地面灰度檢測(cè)卡利用光敏電阻的阻值會(huì)隨著光照強(qiáng)弱的變化而變化的這一特性。 地面灰度傳感器組成及其用途灰度測(cè)量模塊是專為機(jī)器人設(shè)計(jì)的灰度傳感器。 光敏三極管具有兩個(gè)PN 結(jié)，相當(dāng)于一個(gè)基極開路三極管，它在把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的同時(shí)，并將信號(hào)電流放大。電路中PN結(jié)一般處于反向工作狀態(tài)。當(dāng)無光照射時(shí)，光敏電阻（暗電阻）值很大，電路中暗電流很??；當(dāng)光敏電阻受到一定波長(zhǎng)范圍的光照射時(shí)，它的電阻（亮電阻）急劇減少，電路中光電流迅速增大。內(nèi)光電效應(yīng)分兩類，其一是光電導(dǎo)效應(yīng)：在光作用下，電子吸收光子能量，使半導(dǎo)體材料電導(dǎo)率顯著改變。保證小木塊不會(huì)從U形槽內(nèi)出來。 同樣的，只需把庫函數(shù)改成：DcMotor(DCMOTOR_mleft,0,100)。另一個(gè)庫函數(shù)如下：DcMotor(DCMOTOR_mleft,1,0)。我們正是采用這種方式，例舉一個(gè)庫函數(shù)如下：DcMotor(DCMOTOR_mleft,0,100)。而后輪則分別為兩個(gè)獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)輪，利用它們的轉(zhuǎn)速差控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方向。在運(yùn)行時(shí)，我們可以分別設(shè)置兩個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，組合起來就能使機(jī)器人實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)動(dòng)方式，如直行、轉(zhuǎn)彎、走弧線等，這就是差動(dòng)驅(qū)動(dòng)。差動(dòng)是指將兩個(gè)有差異的或兩個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)合成為一個(gè)運(yùn)動(dòng)。車輪外加軟性橡膠材料，以增加車輪摩擦系數(shù)。交流伺服電動(dòng)機(jī)由于采用電子換向，無換向火花，在易燃易爆環(huán)境中得到了廣泛的使用。目前，由于高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、大轉(zhuǎn)矩、低慣量的交、直流伺服電動(dòng)機(jī)在工業(yè)機(jī)器人中得到廣泛應(yīng)用，一般負(fù)載1000N（相當(dāng)100kgf）以下的工業(yè)機(jī)器人大多采用電伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。 (2) 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩慣量比大 在驅(qū)動(dòng)負(fù)載的情況下，要求機(jī)器人的伺服電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小。采用不同的脈沖寬度，調(diào)節(jié)平均電壓的高低，進(jìn)而調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，這種方式叫做脈寬調(diào)制（PWM，Pulse WidthModulation）。從圖中還可以看出，如果電壓降低，則轉(zhuǎn)速扭矩線向下方移動(dòng)。機(jī)器人的調(diào)速是通過調(diào)節(jié)電機(jī)的平均電壓實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)橹绷麟姍C(jī)上的電壓大小影響它的轉(zhuǎn)速和扭矩。這里，我們尋找簡(jiǎn)單的機(jī)械結(jié)構(gòu)滿足其需求，機(jī)械手選用一個(gè)擋板，通過開啟擋板，利用行駛中的小車，把木塊“吞”到底下一個(gè)槽內(nèi)，然后再關(guān)閉擋板?！　。?） 支持大型、復(fù)雜組合件的設(shè)計(jì)(規(guī)則排列的系列組件，交替排列，Pro／PROGRAM的各種能用零件設(shè)計(jì)的程序化方法等)。造型不單可以在屏幕上顯示，還可傳送到繪圖機(jī)上或一些支持Postscript格式的彩色打印機(jī)。 Pro/Engineer Pro/Engineer是軟件包，并非模塊，它是該系統(tǒng)的基本部分，其中功能包括參數(shù)化功能定義、實(shí)體零件及組裝造型，三維上色實(shí)體或線框造型棚完整工程圖產(chǎn)生及不同視圖（三維造型還可移動(dòng)，放大或縮小和旋轉(zhuǎn)）。數(shù)據(jù)管理模塊的開發(fā)研制，正是專門用于管理并行工程中同時(shí)進(jìn)行的各項(xiàng)工作，由于使用了Pro/ENGINEER獨(dú)特的全相關(guān)性功能，因而使之成為可能。這些特征是一些普通的機(jī)械對(duì)象，并且可以按預(yù)先設(shè)置很容易的進(jìn)行修改。主要特性如下：　　全相關(guān)性：Pro/ENGINEER的所有模塊都是全相關(guān)的。經(jīng)過10余年的發(fā)展，Pro/ENGINEER已經(jīng)成為三維建模軟件的領(lǐng)頭羊。其主要功能與性能參數(shù)如下：主頻：最大75MHZ（用戶可根據(jù)應(yīng)用需要設(shè)置10MHZ~75MHZ）電源：，（兼容5V）封裝：LQFP176（24mm*24mm*）工作溫度：400176。SEP3203 標(biāo)準(zhǔn)CMOS 的設(shè)計(jì)工藝。這種組合的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于控制，而且當(dāng)兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪以相同速度、相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，車體只能繞兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪連線的中點(diǎn)自轉(zhuǎn)，易于定位。 機(jī)器人要準(zhǔn)確地走到設(shè)定的位置，才能執(zhí)行后面的抓舉和卸下物品的任務(wù)。當(dāng)我們把兩個(gè)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)合成為一個(gè)運(yùn)動(dòng)時(shí)，就形成了差動(dòng)驅(qū)動(dòng)。其中電機(jī)，編碼器，減速器三者通過機(jī)械的方法緊密的連接在一起。按用途分，裝配型AGV應(yīng)用于汽車裝配柔性生產(chǎn)線等領(lǐng)域；搬運(yùn)型廣泛應(yīng)用于機(jī)械，電子，印刷，家電，紡織，卷煙等行業(yè)倉儲(chǔ)物流系統(tǒng)。在機(jī)器人比賽中可對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行探測(cè)，確定對(duì)手或者障礙物所在方位等。 總體結(jié)構(gòu)方框圖2．1 小型智能搬運(yùn)機(jī)器人的主要功能 小型智能分揀搬運(yùn)機(jī)器人具有以下一些功能：（1) 移動(dòng)功能：?jiǎn)?dòng)后不能進(jìn)行人為遙控，機(jī)器人是智能自主形式移動(dòng)，靠裝載的傳感器識(shí)別方向，能直行、轉(zhuǎn)彎、走弧線等。第四章介紹搬運(yùn)機(jī)器人傳感器系統(tǒng)及分析；采用地面灰度檢測(cè)卡識(shí)別地面顏色深淺；使用紅外線測(cè)距傳感器對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行探測(cè)，確定障礙物所在方位；用數(shù)字指南針傳感器正確指示機(jī)器人方位；并對(duì)各個(gè)傳感器的功能和使用進(jìn)行了說明。1．3 論文的組織結(jié)構(gòu)本論文的組織結(jié)構(gòu)如下：第一章簡(jiǎn)要介紹本課題的理論意義與實(shí)際價(jià)值、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、論文背景及本論文的主要內(nèi)容包括對(duì)設(shè)計(jì)的機(jī)器人一些比賽要求和設(shè)計(jì)任務(wù)；第二章介紹搬運(yùn)機(jī)器人的總體設(shè)計(jì)，包括功能，需求分析，以及機(jī)械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)；對(duì)該機(jī)器人有個(gè)系統(tǒng)的把握，然后選取合適的本體，傳感器，執(zhí)行器等等。凡是違反此項(xiàng)規(guī)定內(nèi)容者取消其比賽資格。機(jī)器人長(zhǎng)不超過25cm, 寬不超過18cm, 高不超過25cm，此尺寸為機(jī)器人所有部件伸展后的尺寸。智能搬運(yùn)機(jī)器人由啟動(dòng)區(qū)邊線出發(fā)，在正五邊形上自動(dòng)尋找?guī)ь伾纳珘K，然后抓取或推動(dòng)色塊放置到對(duì)應(yīng)顏色的存儲(chǔ)區(qū)，比如紅色塊要放入紅存儲(chǔ)區(qū)。而以自主移動(dòng)機(jī)器人為對(duì)象或應(yīng)用領(lǐng)域的，基于適應(yīng)、學(xué)習(xí)、進(jìn)化機(jī)理，具有高級(jí)生命行為特征的自主系統(tǒng)的研究與開發(fā)，已成為21世紀(jì)初信息科學(xué)與生命科學(xué)富于挑戰(zhàn)性的交叉研究領(lǐng)域之一[6]。在機(jī)器人的研究領(lǐng)域，智能化、微型化是機(jī)器人的未來發(fā)展方向，而具有避障功能和自動(dòng)搬運(yùn)功能的智能搬運(yùn)機(jī)器人是機(jī)器人研究領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)，在民用和軍用領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊[4][5]。智能移動(dòng)機(jī)器人具有學(xué)習(xí)、推理和決策的能力。 移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航技術(shù)涉及的最基礎(chǔ)和最重要內(nèi)容為傳感技術(shù)。部分發(fā)達(dá)國(guó)家已制定出人工搬運(yùn)的最大限度，超過限度的必須由搬運(yùn)機(jī)器人來完成[2][3]。最早的搬運(yùn)機(jī)器人出現(xiàn)在1960年的美國(guó)，Versatran和Unimate兩種機(jī)器人首次用于搬運(yùn)作業(yè)?，F(xiàn)在機(jī)器人已成為一個(gè)龐大的家族，科學(xué)家們?yōu)榱藵M足不同用途和不同環(huán)境下作業(yè)的需要，把機(jī)器人設(shè)計(jì)成不同的結(jié)構(gòu)和外形，以便讓他們?cè)谔厥鈼l件下出色地完成任務(wù)。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 41 頁 共 41 頁1 緒論1．1 引言當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的特點(diǎn)之一就是機(jī)械技術(shù)，電子技術(shù)和信息技術(shù)的結(jié)合，機(jī)器人就是這種結(jié)合的產(chǎn)物之一。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和智能技術(shù)的發(fā)展 ，極大地促進(jìn)了機(jī)器人研究水平的提高。搬運(yùn)機(jī)器人是可以進(jìn)行自動(dòng)化搬運(yùn)作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人。目前世界上使用的搬運(yùn)機(jī)器人愈10萬臺(tái)， 被廣泛應(yīng)用于機(jī)床上下料、沖壓機(jī)自動(dòng)化生產(chǎn)線、自動(dòng)裝配流水線、碼垛搬運(yùn)、集裝箱等的自動(dòng)搬運(yùn)。就依靠這個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。1．2 課題的研究背景與內(nèi)容 近年來，關(guān)于智能移動(dòng)機(jī)器人的研究得到了越來越多的重視。中國(guó)人工智能學(xué)會(huì)智能機(jī)器人學(xué)會(huì)也于1993年成立，并成功地舉辦了四屆全國(guó)性的學(xué)術(shù)會(huì)議。如美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）的“戰(zhàn)略生存與生存能力”工程、日本同產(chǎn)省的“極限環(huán)境下作業(yè)的機(jī)器人”發(fā)展計(jì)劃、歐洲共同體的“尤里卡”計(jì)劃，以及我國(guó)的“863”高科技計(jì)劃中，都把有害環(huán)境如核工廠和戰(zhàn)場(chǎng)使用的移動(dòng)機(jī)器人作為重要的研究?jī)?nèi)容。對(duì)本人而言，具體要完成的任務(wù)有： （1）搬運(yùn)機(jī)器人的機(jī)械設(shè)計(jì)分析； （2）搬運(yùn)機(jī)器人的傳感器系統(tǒng)設(shè)計(jì)； （3）傳感器信號(hào)檢測(cè)與機(jī)器人電機(jī)控制基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)； 搬運(yùn)機(jī)器人比賽場(chǎng)地示意圖 。其中，搬運(yùn)色塊是實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)功能，而從啟動(dòng)區(qū)出發(fā)開始裝運(yùn)色塊是要作出規(guī)避的，以免撞到別的色塊，即實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的避障功能。機(jī)器人必須是智能自主形式，啟動(dòng)后不能進(jìn)行人為遙控，或使用激光束，或在場(chǎng)地上粘貼其他標(biāo)記為機(jī)器人導(dǎo)航。機(jī)器人在得到裁判指令后啟動(dòng)，沒有裁判指令不可以再次接觸機(jī)器人，由機(jī)器人自主運(yùn)行完成比賽，每次比賽機(jī)器人連續(xù)運(yùn)行5分鐘。以示意圖的形式把機(jī)械手和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的結(jié)構(gòu)展現(xiàn)出來。 2 搬運(yùn)機(jī)器人的總體設(shè)計(jì)分析 小型智能搬運(yùn)機(jī)器人在正五邊形上自動(dòng)尋找?guī)ь伾纳珘K，然后抓取或推動(dòng)色塊放置到對(duì)應(yīng)顏色的存儲(chǔ)區(qū)。 （4）紅外測(cè)距功能：能精確測(cè)量10－80cm 范圍內(nèi)物體的距離。其中，在自動(dòng)倉庫與生產(chǎn)車間之間，各工位之間，各段輸送線之間，AGV起了無可替代的重要作用，與傳統(tǒng)的傳送錕道或傳送帶相比，AGV輸送路線具有施工簡(jiǎn)單，路徑靈活，不占用空間，較好的移動(dòng)性，柔性等特點(diǎn)。2．3 小型智能搬運(yùn)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)