【正文】 實(shí)驗(yàn)中，無(wú)線收發(fā)模塊采用基于單片機(jī)的 無(wú)線收發(fā)數(shù)傳模塊 ，其特點(diǎn)是 微小型、低功耗、高速率。采用某一種工作方式，例如，人進(jìn)行的干預(yù)很少 自由方式；人的干預(yù)很多 手動(dòng)方式；斷斷續(xù)續(xù)干預(yù) 監(jiān)督管理方式等，都要按任務(wù)的需求而定。作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)包括范 圍十分廣泛，從機(jī)器人智能、任務(wù)描述到運(yùn)動(dòng)控制和伺服控制等。 電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)控制原理 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)控制流程圖如圖 36 所示： 圖 36 電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)控制流程圖 調(diào)速系統(tǒng)的硬件原理是以 AT89S51 單片機(jī)為控制核心，包括測(cè)速電路， PWM 波形發(fā)生器和 PWM 功放電路。電子羅盤(pán)的原理是測(cè)量地球磁場(chǎng)，如果在使用的環(huán)境中有除了有地球以外的磁場(chǎng)且這些磁場(chǎng)無(wú)法有效的屏蔽時(shí)，那么電子羅盤(pán)的使用就有很大的問(wèn)題，這時(shí)只能考慮使用陀螺來(lái)測(cè)定航向了 [36]。 本設(shè)計(jì)選用三軸捷聯(lián)磁阻式數(shù)字磁羅盤(pán)，這種羅盤(pán)具有抗搖動(dòng)和抗振性、航向精度較高、對(duì)干擾場(chǎng)有電子補(bǔ)償、可以集成到控制回路中進(jìn)行數(shù)據(jù)鏈接等優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用于航空、航天、機(jī)器人、航海、車輛自主導(dǎo)航等領(lǐng)域。 圖 35 紅外傳 感器輸入接口電路 探測(cè)機(jī)器人計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng) 在 救援 機(jī)器人的 設(shè)計(jì) 中，機(jī)器人的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一直是人們關(guān)注的 焦 點(diǎn)。 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 安裝方式 : 直徑 17mm 殼體螺紋，帶鎖緊螺母 。 紅外傳感器的設(shè)計(jì) 由于超聲波在傳輸過(guò)程中存在著衍射、噪聲等一系列干擾測(cè)量精度的因素，使超聲傳感器在測(cè)量過(guò)程中存在較大的測(cè)量盲區(qū)，本畢業(yè)設(shè)計(jì)將紅外測(cè)距作為超聲測(cè)距的補(bǔ)充，可以在很大程度上補(bǔ)充超聲測(cè)距的盲區(qū)。 超聲波傳感器測(cè)距原理： 超聲傳感器 對(duì)于距離的測(cè)量是利 用超聲波反射原理 ，從原理上可分為共振式、脈沖反射式兩種。 3CCD 感光器 :單 CCD 的感光器像素即其感光器件的像素。 CCD感光器 是一種 半導(dǎo)體器件 ，能把 光學(xué) 影像轉(zhuǎn)化為 數(shù)字信號(hào) 。作用是將機(jī)器人底層的 RS485總線轉(zhuǎn)換為方便連接計(jì)算機(jī)的 RS232電平。 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 由于傳感器箱體底部安裝了電路主板等，所以是封閉的，用計(jì)算機(jī)架的連接方式就不能實(shí)現(xiàn)拆卸方便的原則，所以采用途中所示的方法，兩個(gè)模塊分別固定各自的連接快，然后 結(jié)合到一塊兒，然后用一顆 M5 內(nèi)六角圓柱頭螺釘進(jìn)行緊固，螺釘頭朝外，這樣拆裝就相當(dāng)簡(jiǎn)單了，兩個(gè)模塊之間共有四組這樣的連接方式，分布在蓋板的四周。 7．輸入輸出：為故障輸出端（集成極開(kāi)路輸出）：可以設(shè)置成旋轉(zhuǎn)方向輸入，數(shù)字輸入或參考輸入口 [23]。 圖 24 免維護(hù)蓄電池 其具體參數(shù)如下： 容量： 24V17Ah(2 單元 12V串聯(lián)，單元容量 12V17Ah),408W 重量： 11kg 放電能力： 1020,170340A 連續(xù)電路 能量密度： 39Wh/kg 循環(huán)壽命：〉 500 次 工作時(shí)間： 46 小時(shí) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)的選擇 直流電機(jī)將軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)輸入到齒輪箱，然后齒輪箱的輸出軸控制輪子 轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)整個(gè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)。 根據(jù)前面的計(jì)算結(jié)果和機(jī)器人性能要求， 機(jī)器人 配置了日本三洋公司生產(chǎn) 的Super_L 直流電機(jī) 電機(jī)參數(shù)如下： 額定電壓 24V 額定功率 60W 額定轉(zhuǎn)速 3000n/min 減速比 1:5 編碼盤(pán)線數(shù) 5121024 電機(jī)的選用 電動(dòng)機(jī)是機(jī)器人的動(dòng)力提供部分，電動(dòng)機(jī)選取的正確與否關(guān)系到機(jī)器人設(shè)計(jì)的成敗。 （ 223） 頂錐角 δ a1=δ 1+δ f2=176。 同步帶的設(shè)計(jì)計(jì)算 1．選擇設(shè)計(jì)功率 k pp kw? ?選 擇 （ 21） 2．選擇帶型和節(jié)距 選取帶型 為 H 型 （ 22） 3．根據(jù)帶型 H 和小帶輪轉(zhuǎn)速 n1 查得最小齒輪 min 14Z ? ，此處取 Z=20 小帶輪節(jié)圓直徑 d1 11 2 0 1 3 8 2 .8bzpd ???? ? ? （ 23） 查表得其外徑 mm? 設(shè)計(jì) Z2=Z1=20 2121aad d m md d m m???? 4．帶速 v= 11 8 2 . 8 5 4 7 . 5 2 0 . 2 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0dn ms? ? ?????? （ 24） 5．定軸間距 0a =400mm 6．帶長(zhǎng)及其齒數(shù) 210 0 1 20()2()248 0 0 8 2 .8 51 0 6 0 .1 4 9ddL a d damm???? ? ? ?? ? ?? （ 25） 7．查表應(yīng)選用帶長(zhǎng)代號(hào)為 420 的 H 型同步帶，其節(jié)線長(zhǎng) 1070pL mm? ，節(jié)線上的齒數(shù) Z=84 13bp mm?長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 8．實(shí)際軸間距 a= 00 10 70 10 60 .14 9[ 40 0 ] 40 622pLLa m m? ?? ? ? ? （ 26） 9．小帶輪嚙合齒數(shù) 11212[ ( ) ] 1 022 bm pzzz e n t z za?? ? ? ? （ 27）10．基本額定 功率 20 ()1000aT mv vp ?? （ 28） 查得 021 00 .85 48 /( 21 00 .85 48 62 ) 61000 4aTNm k g mP k wkw??? ? ??? 所需帶寬 020dss pbb kp? （ 29） 查表得： H 型帶 0101mzsbs mmzkbmm????? （ 210） 查表得應(yīng)選帶寬代號(hào)為 150 的 H 型帶，其 mm? 11．帶輪結(jié)構(gòu)和尺寸 傳動(dòng)選用同步帶為 H150 帶輪 Z1=Z2=20， d1=d2=,da1=da2= 采用同步帶作為履帶的優(yōu)點(diǎn)是：效率高，最高效率能達(dá)到 90%以上；設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，只須根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格選擇節(jié)矩，齒數(shù)，長(zhǎng)度，寬度就可以了。 圖 23 雙面齒同步帶 履帶、齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 常見(jiàn)的行走機(jī)構(gòu)形式就是同步帶 /齒形帶。 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 圖 22 計(jì)算機(jī)模塊結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 底盤(pán)運(yùn)動(dòng)模塊 履帶的選擇 由于在考慮履帶裝置設(shè)計(jì)時(shí)，基于標(biāo)準(zhǔn)化的思考，我們選擇了梯形雙面齒同步帶作為設(shè)計(jì)履帶，梯形雙面齒同步帶傳動(dòng)具有 帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。因此，要設(shè)計(jì)好一個(gè)控制系統(tǒng)，首先要注重電源的設(shè)計(jì) [19]。通過(guò)多種傳感器共同作用更全面的進(jìn)行探測(cè)。 救援機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu) 救援機(jī)器人為探測(cè)機(jī)器人， 設(shè)計(jì)探測(cè)機(jī)器人采用了模塊化設(shè)計(jì)，總體分為四個(gè)模塊，即計(jì)算機(jī)模塊，傳感器模塊，電 源及驅(qū)動(dòng)模塊，運(yùn)動(dòng)底盤(pán)模塊。但這都會(huì)使履帶與路面產(chǎn)生相對(duì)橫向滑動(dòng)，不但加大了機(jī)器人車體的能耗，還有可能損壞路面。圖為履帶式行走機(jī)器人。一般將有兩條腿機(jī)構(gòu)的移動(dòng)機(jī)器人叫做兩足步行機(jī)器人，兩足步行機(jī)器人基本上是近似或模仿人的下肢機(jī)構(gòu)形態(tài)而制成；三足以上的機(jī)器人稱為多足機(jī)器人，主要研究模仿四足和六足動(dòng)物的各種步態(tài)而制成，具有復(fù)雜的步態(tài)。常見(jiàn)的典型地形特征有三種，即水平面、傾斜面和垂直面障礙。此外，本文還有對(duì)救援機(jī)器人控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)。二十世紀(jì)九十年代，我國(guó)由國(guó)家科學(xué)技術(shù)委員會(huì)正式立項(xiàng)的國(guó)家 863 高科技計(jì)劃研究發(fā) 展項(xiàng)目――“消防機(jī)器人”研究課題，在公安部上海消防科學(xué)研究所通過(guò)專家組驗(yàn)收，標(biāo)志著我國(guó)第一代消防機(jī)器人正式誕生。在災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)中，救災(zāi)機(jī)器人應(yīng)能迅速找到幸存者的位置。 Robocop 比賽是機(jī)器人領(lǐng)域的 奧林匹克 ， 它 為檢驗(yàn)各項(xiàng)機(jī)器人技術(shù)提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試環(huán)境和平臺(tái)，各國(guó)機(jī)器人研究人員和愛(ài)好者可以相互交流 、協(xié)作來(lái) 促進(jìn)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展。在災(zāi)難發(fā)生的 48 小時(shí)之內(nèi)，是救援人員抵達(dá)現(xiàn)場(chǎng)并在廢墟中尋找幸存者的黃金時(shí)間。救援機(jī)器人具有可靠的機(jī)械系統(tǒng)和智能化的控制系統(tǒng)，可以在救災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)惡劣的自然環(huán)境下 工作。 結(jié)合救災(zāi)場(chǎng)所的非結(jié)構(gòu)化環(huán)境 ,本畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)了一款救援使用的探測(cè)機(jī)器人 .機(jī)器人采用通用開(kāi)放式機(jī)器人系統(tǒng)，采用模塊化設(shè)計(jì)。機(jī)器人系統(tǒng)的性能和功能可以根據(jù)救災(zāi)環(huán)境的需要很方便的增減。 關(guān)鍵詞： 救援機(jī)器人；控制系統(tǒng)；傳感器；模塊化設(shè)計(jì)；開(kāi)放式機(jī)器人； 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) II Abstract In recent years,due to the natural disasters caused by environmental degradation and manmade disasters caused by the war happened very rescue site environment is often plicated,dangerous, changeable,so it is urgent to this environment,adopt the rescue robot coordinated rescue workers to carry on the rescue operation,can have the effect of get twice the result with half the effort. Combination of relief place unstructured environment,this graduation design designed a detecting robot using for robot uses the general open robot system,adopts the modular system performance and functionality can conveniently increase or decrease according to the needs of disaster wireless munication function to allow remote the demonstration control interface can control the robot movement condition with singlechip puter language .The principle of speed control system hardware is based on AT89S51 as the core, including speed measuring circuit, PWM waveform generator and the PWM power amplifier robot USES a variety of sensors work together, to get more accurate detection the crawler walking mechanism, caterpillar has strong driving force, can move on the ladder,low center of gravity and has reliable mechanical system and the intelligent control system, can work under the harsh natural environment at the scene of the disaster relief. Key words:Rescue robot。災(zāi)難救援的