【正文】 工作最高速率可達 20kb/s，也可在較低速率下工作且接收發(fā)射合一。圖像無線傳輸系統(tǒng)將移動機器人前方的攝像頭圖像傳輸?shù)竭b控計算機上，合成立體圖像，供遙操作者使用。同一根外部中斷輸入引腳 EXT2上有 4個中斷源，集電極開路的非門構(gòu)成或非電路，無論哪個接近開關(guān)動作提出中斷請求，都會使 EXT2的引腳變低，究竟哪個接近開關(guān)動作，可以查詢 IOA0～ IOA3的邏輯電平獲知，它們的優(yōu)先可以由軟件排定，我們這里優(yōu)先級按接近開關(guān)一至接近開關(guān)四由高到低順序排列。由于主單片機 SPCE061A 只有兩個外部中斷輸入端。因此，通過觸發(fā)器 (74LS74)清零信號，可以有效地躲過干擾，同時這樣會導(dǎo)致所謂的探測 “盲區(qū) ”問題。接著，經(jīng)過由二極管 D3, D4及電容 21 構(gòu)成的整形電路，對信號進行第三級放大整形處理，形成正相脈沖波，最后激發(fā)由三極管 TR2 構(gòu)成的脈沖輸出電路產(chǎn)生中斷申請信號，使單片機的 EXT1 口響應(yīng)中斷，并停止高速計數(shù)器 TimerB的計數(shù) ，計算出距離。 1）超聲波傳感器的發(fā)射和接收電路設(shè)計 超聲波發(fā)射部 分主要由超聲波信號發(fā)生電路、多路選擇開關(guān)、緩沖升壓放大和超聲波換能器等環(huán)節(jié)構(gòu)成。 Fig316 The chart of ultrasonic distance survey system 1其計算公式為 1) 2 其中 D為移動機器人與被測障礙物之間的距離 。超聲波的聲強隨距離增加而呈指數(shù)衰減： ，其中 d為介質(zhì)的厚度 。目前較為常用的是壓電式超聲波傳感器。并且超聲波傳感器在采集環(huán)境信息時不存在復(fù)雜的圖像匹配技術(shù)，不需要通過大量的計算而獲得距離數(shù)據(jù)，因此其測距速度快，實時性好。步進電機驅(qū)動電路如圖 314所示。 方向信號 圖 313典型步進電機控制驅(qū)動系統(tǒng)框圖 Fig313 The frame of the controlling system of typical stepping motor driver 變頻信號源是一個脈沖頻率從幾赫到幾十千赫可以連續(xù)變化的信號發(fā)生器，它為環(huán)形分配器提供脈沖序列?？刂葡到y(tǒng)提供給驅(qū)動器的信號主要有以下兩路 : (1)步進脈沖信號 CP:這是最重要的一路信號，因為步進電機驅(qū)動器的原理就是要把控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號轉(zhuǎn)化為步進電機的角位移，或者說，驅(qū)動器每接受一個脈沖信號 CP 就是驅(qū)動步進電機旋轉(zhuǎn)一個步距角， CP 的頻率和步進電機的旋轉(zhuǎn)速度成正比， CP 的脈沖個數(shù)決定了步進電機旋轉(zhuǎn)的角度。行程開關(guān) SWPB 是接觸式開關(guān)，其工作原理是通過 機械力使觸點閉合，通過復(fù)位彈簧使開關(guān)復(fù)位。 2020 4500 3000 83 83 由于電機是高轉(zhuǎn)速，低力矩的驅(qū)動部件，電機輸出軸要經(jīng)過減速器進行減速，才能獲得所需的轉(zhuǎn)速和力矩。 兩履帶在步進電機的驅(qū)動下，當兩步進電機由相同脈沖驅(qū)動時，履帶車直線前進或后退，改變脈沖頻率改變行進速度。 步距角：在不帶任何減速裝置的情況下，輸入一個脈沖信號，步進電機所轉(zhuǎn)過的機械角位移即步距角。 (5)控制性能好。分配脈沖的相序改變后，步進電機的轉(zhuǎn)向則隨之而變。低功耗睡眠功能 。 兼容 MCS51指令系統(tǒng) 。其網(wǎng)絡(luò)連接如圖 37所示。移位寄存器方式是發(fā)送單片機使用并入串出移位寄存器的方式，將數(shù)據(jù)一位一位地移出到傳輸線上，接收端再使用串入并出移位寄存器的方式將數(shù)據(jù)一位一位地 圖 35 SPR4096的管腳圖 Fig 35 The pin of SPR 4096 圖 36存儲器擴展電路圖 Fig36 The circuit of the memory expansion 由傳輸線移進來。 [4] 3)存儲器的擴展 SPCE061A是凌陽公司研發(fā)生產(chǎn)的一款高性能的 16位單片機 [2] [3],目前在實 8 時控制等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 圖 32 SPCE061A管腳圖 Fig32 The pin of SPCE061A 1 ）時鐘電路 SPCE061A時鐘電路采用晶體振蕩電路。與 SPCE500A 不同的是，在存儲器資源方面考慮到用戶的較少資源的需求以及便于程序調(diào)試等功能。同時為了使設(shè)計的控制系統(tǒng)符合當前移動機器人控制的發(fā)展趨勢，在控制系統(tǒng)的設(shè)計中盡可能地體現(xiàn)分布式控制結(jié)構(gòu)的思路。根據(jù)以上要求我們設(shè)計了這臺履帶式移動機器人，下面介紹它的體系結(jié)構(gòu)及其組成模塊。機器人的運動控制及執(zhí)行機構(gòu)系統(tǒng)是機器人的動作執(zhí)行部分，具體完成機器人的各個動作，如前進、后退、轉(zhuǎn)彎等。整個機械臂可繞垂直軸 Z軸旋轉(zhuǎn) 360。該機器人制造和測試成功以后，對于警察在未來作戰(zhàn)時大幅度減少人員傷亡具有非常重要意義。為了在火星上進行長距離探險，又開始了新一代的樣機的研制，命名為 Rocky 并在 Lavic 湖的巖溶流上和干枯的湖床上進行了成功的試驗。移動機器人的研究始于 20 世紀60年代末期。近年來對移動機器人的研究屬于智能機器人范疇，它集人工智能、智能控制、信息處理、圖像處理、檢測與轉(zhuǎn)化等。人們期望機器人在許多人類不能及的區(qū) 域能代替人類勞動完成更復(fù)雜的任務(wù)。 SPCE061A。AT89C2051。例如在軍事偵察、掃雷排險、防止核化污染等危險與惡劣環(huán)境以及民用中的物料搬運上具有廣闊的應(yīng)用前景，所以機器人所面臨的環(huán)境是未知的、不可預(yù)測的、非人為的構(gòu)造的環(huán)境，機器人所完成的任務(wù)也越來越復(fù)雜。專業(yè)技術(shù)為一體，跨計算機、自動控制、機 械、電子等學(xué)科。斯坦福研究院 (SRI)的 Nils Nilssen和 Charles Rosen等人，在 1966年至 1972年中研制出了取名為 Shakey的自主移動機器人。 2020年 7月 7日美國的 “機遇 ”號火星探測機器人成功升空，開始踏上去火星找尋水和生命存在蹤跡的漫漫旅途。 此外比較著名的機器人試驗平臺還有 Martin 公司推出的 Alvin,Fmc 公司的ARV,RWI公司的 RobulabIII等等。肩關(guān)節(jié)可繞 Y軸旋轉(zhuǎn) 肘關(guān)節(jié)可繞 Y軸旋轉(zhuǎn) 腕關(guān)節(jié)可繞 Y 軸旋轉(zhuǎn) ，繞 X 軸旋轉(zhuǎn) 。驅(qū)動輪是由兩個能夠異步運行的步進電機組成，通過對兩個步進電機的控制，就能夠控制機器人的速度與轉(zhuǎn)向。 移動機器人的微控制系統(tǒng)設(shè)計 目前，移動機器人控制系統(tǒng)主要有三種結(jié)構(gòu)方式 :集中控制方式、主從控制方式和分布式 控制方式。 由于機器人的為一個 5自由度的關(guān)節(jié)式機械手和一個 2自由度的履帶組成，采用兩級單片機控 制， 5 個從單片機分別控制 5 個步進電機，作為關(guān)節(jié)控制驅(qū)動系統(tǒng)，接受主單片機的指令并執(zhí)行指令，實現(xiàn)對各關(guān)節(jié)的運動控制等功能。 SPCE061A 里只 由于阻容振蕩的電路時鐘不如外接 晶振準確，時鐘電路采用外接晶振。但是由于 SPCE061A 片內(nèi)只有 32K FLASH和 2K字的 SRAM，很難滿足大容量存儲的需求。異步串 行方式是以字符為單位，一個字符一個字符地傳送，并且每一個字符是要用起始位和停止位作為字符開始和結(jié)束的標志。 根據(jù)主單片機各部分電路可以獲得主單片機各接口連接即主單片機控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 38。 。 步進電機的運動狀態(tài)和通常勻速旋轉(zhuǎn)的電動機有一定的差別，它是步進形式的運動，故也稱其為步進電動 13 機。起動、停車、反轉(zhuǎn)及其他運行方式的改變，都在少數(shù)脈沖內(nèi)完成，在一定的頻率范圍內(nèi)運行時，任何運行方式都不會丟步。 表 31步進電機的參數(shù)表 Table31 The parameter of step motor 相數(shù) 5 步距角 /176。當用不同脈沖頻率驅(qū)動時，履帶車轉(zhuǎn)彎一前進或后退，當以相同頻率但相序相反的脈沖驅(qū)動時，兩履帶向相反方向運動，履帶車在原地旋轉(zhuǎn)。機械臂的五個關(guān)節(jié)都選用諧波減速器進行減速。 當機器人各關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動到極限位置時通過機械力使觸點閉合， Uol=VCC，光電藕合器的發(fā)光二極管發(fā)光，光電三極管導(dǎo)通， Uo2= L，通過 74LS14整形 Uo3= H”利用此信號去觸發(fā)下位機 AT89C2051 的外中斷 0。這樣，控制系統(tǒng)通過脈沖信號 CP 就可以達到電機調(diào)速和定位的目的。環(huán)形分配器的主要功能是把來自控制環(huán)節(jié)的脈沖序列按一定的規(guī)律分配后，經(jīng)過功率放大器的放大驅(qū)動步進電機的轉(zhuǎn)動。 圖 314 步進電動機的驅(qū)動電路圖 Fig The driving circuit of the stepping motor 從單片機 AT89C2051 的 提供驅(qū)動器的 CP 脈沖，由脈沖頻率控制電機的速度。同時超聲波傳感器不易受到如天氣條件、環(huán)境光照及障礙物陰影、表面粗糙度、裂縫等外界環(huán)境條件的影響。壓電式超聲波傳感器實際上是利用壓電晶體的諧振來工作的。A為介質(zhì)對超聲波能量的吸收系數(shù) 。t為超聲發(fā)射到超聲返回的時間間隔，即 “渡越時間 ”。為有效探測機器人周圍的環(huán)境信息，除了盡量使超聲波發(fā)射頻率達到 40 kHz的最佳工作頻率外，緩沖升壓驅(qū)動也非常關(guān)鍵的。 本系統(tǒng)采用分時