【正文】 413 由式 413 可以看出：當(dāng) wL=wR 時(shí)，旋轉(zhuǎn)角速度 0??? ，轉(zhuǎn)彎半徑為無(wú)窮大，平臺(tái)做前后方向上的直線運(yùn)動(dòng)；當(dāng) wL=wR 時(shí)，轉(zhuǎn)彎半徑等于 0，平臺(tái)圍繞 M點(diǎn)做原地旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。工作電壓：控制信號(hào)直流 5V；電機(jī)電壓直流 3V~46V（建議使用 36 伏以下）最大工作電流： 額定功率： 25W。輸入輸出接口是單片機(jī)的重要組成部分。 步進(jìn)電機(jī)的一些基本參數(shù)： 電機(jī)固有步距角： 它表示控制系統(tǒng)每發(fā) 一個(gè)步進(jìn)脈沖信號(hào)，電機(jī)所轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。/176。 保持轉(zhuǎn)矩（ HOLDING TORQUE）： 是指步進(jìn)電機(jī)通電但沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。 （ 4） 步進(jìn)電機(jī)低速時(shí)可以正常運(yùn)轉(zhuǎn) ,但若高于一定速度就無(wú)法啟動(dòng) ,并伴有嘯叫聲 步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)控制信號(hào)工作，控制信號(hào)由單片機(jī)產(chǎn)生。整個(gè)系統(tǒng)包含單片機(jī)，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 L298 和步進(jìn)電機(jī)。 編碼器的應(yīng)用及測(cè)速控制 增量式光學(xué)編碼器（即光電碼盤(pán)）能夠以數(shù)字的形式確定被測(cè)旋轉(zhuǎn)物體相對(duì)于某個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的 瞬時(shí)角位置，若配上相應(yīng)電路還能應(yīng)用于測(cè)量角速度。將輸出的脈沖信號(hào)送到計(jì)數(shù)器中去進(jìn)行計(jì)數(shù)，在某一采樣時(shí)間內(nèi)通過(guò)對(duì)脈沖的計(jì)數(shù) 來(lái)確定工作軸轉(zhuǎn)速的大小，設(shè)采樣時(shí)間為 Tc，光電碼盤(pán)的縫隙數(shù)為 Pn，在采樣時(shí)間內(nèi)所測(cè)的 脈沖數(shù)??本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 28 為 m，則工作軸轉(zhuǎn)速 N（ r/min）為： N=60m/TcPn 單片機(jī)輸出的 PWM 信號(hào)和轉(zhuǎn)向控制信號(hào)送給電機(jī)控制專用芯片，芯片能夠直接驅(qū)動(dòng)兩個(gè)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。超聲波是一種振動(dòng)頻率高于聲波的機(jī)械波，由換能晶片在電壓的激勵(lì)下發(fā)生振動(dòng)產(chǎn)生的，它具有頻率高、波長(zhǎng)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)。 超聲探頭的核心是其塑料外套或者金屬外套中的一塊壓電晶片。醫(yī)療用的超聲探頭的溫度比較高，需要單獨(dú)的制冷設(shè)備?；谝陨献饔茫憧梢詫弘娞沾捎米鞒暡▊鞲衅?。 超聲波傳感器及其測(cè)距原理 超聲波是指頻率高于 20KHz 的機(jī)械波。底座固定在盒體的開(kāi)口端，并且使用樹(shù)脂進(jìn)行覆蓋。利用這一原理，當(dāng)給由兩片壓電陶瓷或一片壓電陶瓷和一個(gè)金屬片構(gòu)成的振動(dòng)器，所謂叫雙壓電晶片元件，施加一個(gè)電信號(hào)時(shí)，就會(huì)因彎曲振動(dòng)發(fā)射出超聲波。 （ 2）工作溫度。小功率超聲探頭多作探測(cè)作用。超聲波因其頻率下限大約等于人的聽(tīng)覺(jué)上限而得名。光電敏感 元件可以采用光電二極管、光電晶體管或硅光電池。 步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行要有一個(gè)電子裝置進(jìn)行控制，這個(gè)裝置就是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，它是將控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號(hào)放大以驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。調(diào)整單片機(jī)發(fā)出的脈沖頻率，就可以對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。 （ 2） 步進(jìn)電機(jī)外表允許的最高溫度。在沒(méi)有細(xì) 分驅(qū)動(dòng)器時(shí)，用戶主要靠選擇不同相數(shù)的步進(jìn)電機(jī)來(lái)滿足自己步距角的要求。 步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)： 是指電機(jī)內(nèi)部的線圈組數(shù)，目前常用的有二相、三相、四相、五相步進(jìn)電機(jī)。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來(lái)控制變的非常的簡(jiǎn)單。存儲(chǔ)器按工作方式可分為、隨機(jī)存儲(chǔ)器（ RAM）和只讀存儲(chǔ)器（ ROM）。每橋的三極管的射級(jí)是連接在一起的，相應(yīng)的外接線端可用來(lái)連接外設(shè)傳感電阻。該系統(tǒng)的可控性可借助于類似于單輪系統(tǒng)的方式得以證明。 減速箱簡(jiǎn)略圖如圖 33 所示： 圖 33 4 超聲波移動(dòng)機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) ??本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 21 差分驅(qū)動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型 采用雙 輪差分驅(qū)動(dòng)方式的機(jī)器人移動(dòng)平臺(tái)如圖 41 所示。 A ） 普 通 平 鍵 ： 具 備 平 鍵 聯(lián) 接 的 特 點(diǎn) ， 但 所 聯(lián) 接 的 軸 與 輪 轂不能產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，用于靜聯(lián)接。 滾動(dòng)軸承一般由內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體和保持架四部分組成。 T—軸計(jì)算載面上的轉(zhuǎn)矩， N中間軸危險(xiǎn)截面上的轉(zhuǎn)矩只相當(dāng)于軸所傳遞轉(zhuǎn)矩的一半。因此，機(jī)器人的移動(dòng)速度暫定為 V=因此機(jī)器人在行進(jìn)過(guò)程中遇到障礙物時(shí)需要用機(jī)械手搬運(yùn)障礙物，所以機(jī)器人的最大載重量為 40kg。的擴(kuò)散角。 激光測(cè)距傳感器 利用激光技術(shù)進(jìn)行測(cè)量的傳感器。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。 PLC 和單片機(jī)雖然都是控制器，廣泛的應(yīng)用在控制系統(tǒng)中，但是它們依然具有不同，他們的區(qū)別為： 控制，普遍的應(yīng)用，廠礦車間，各種中大型生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)控制。 測(cè)速度需要可以無(wú)限累加測(cè)量，目前增量型編碼器在測(cè)速應(yīng)用方面仍處于無(wú)可取代的主流位置。 編碼器的選擇 ??本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 12 這樣，編碼器的抗干擾特性、數(shù)據(jù)的可靠性大大提高了。 錐齒輪具有傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲小及承載能力大等特點(diǎn) ,用于高速重載的場(chǎng)合。具有結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。 步進(jìn)電機(jī) ； ； 3．有較好的位置精度和運(yùn)動(dòng)的重復(fù)性； 4．優(yōu)秀的 起停和反轉(zhuǎn)響應(yīng) 5． 沒(méi)有電刷，可靠性較高，電機(jī)的壽命僅僅取決于軸承的壽命； 6． 電機(jī)的響應(yīng)僅由數(shù)字輸入脈沖確定，因而可以采用開(kāi)環(huán)控制，這使得電機(jī)的結(jié)構(gòu)可以比較簡(jiǎn)單而且控制成本較低； 7． 僅僅將負(fù)載直接連接到電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上也可以極低速的同步旋轉(zhuǎn)。 產(chǎn)生方波電壓和電流的變頻器比產(chǎn)生正弦波電壓和電流的變頻器簡(jiǎn)單，選用無(wú)刷直流電機(jī)更好。主要分為同步交流電機(jī)和異步交流電機(jī)兩種。 前輪驅(qū)動(dòng)前輪導(dǎo)向 控制靈活，能耗低，但是由于導(dǎo)向和驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)器均集中在前輪部分，復(fù)合運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜，而且車體本身的運(yùn)動(dòng)并不十分靈活。 輪式機(jī)器人根據(jù)車輛的數(shù)量和種類可以分為獨(dú)輪、雙輪、三輪、四輪、多輪等。主要面向發(fā)展具有感知、思維和動(dòng)作能力的先進(jìn)機(jī)器人系統(tǒng)，研究機(jī)器人學(xué)基礎(chǔ)理論方法、關(guān)鍵技術(shù)、機(jī)器人系統(tǒng)集成技術(shù)和機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)。中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化所研制成功的 6000 米水下機(jī)器人，能夠無(wú)纜進(jìn)行作業(yè)，獲得 2020 年國(guó)家十大科技成果之一。 1977 年，沈陽(yáng)自動(dòng)化所將智能和 機(jī)器人技術(shù)確定為學(xué)科發(fā)展方向。 這一系列扶植政策，使日本機(jī)器人產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展起來(lái)，經(jīng)過(guò)短短的十幾年，到 80 年代中期，已一躍而為“機(jī)器人王國(guó)”，其機(jī)器人的產(chǎn)量和安裝的臺(tái)數(shù)在國(guó)際上躍居首位。 80 年代，德國(guó)看到了機(jī)器人等先進(jìn)自動(dòng)化技術(shù)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的作用，提出了1985 年以后要向高級(jí)的、帶感覺(jué)的智能型機(jī)器人轉(zhuǎn)移的目標(biāo)。其技術(shù)全面、先進(jìn)，適應(yīng)性也很強(qiáng)。 所以說(shuō)，對(duì)于超聲波機(jī)器人或者智能機(jī)器人的研究是十分有意義的。 數(shù)控型機(jī)器人：不必使機(jī)器人動(dòng)作，通過(guò) 數(shù)值、語(yǔ)言等對(duì)機(jī)器人進(jìn)行示教，機(jī)器人根據(jù)示教后的信息進(jìn)行作業(yè)。 移動(dòng)機(jī)器人 [5]的研究歷史 ??本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 3 機(jī)器人的應(yīng)用越來(lái)越廣泛， 從工業(yè)走向農(nóng)業(yè)、服務(wù)業(yè)；從產(chǎn)業(yè)走進(jìn)醫(yī)院、家庭；從陸地潛入水下、飛往空間??機(jī)器人已經(jīng)和人類社會(huì)的生產(chǎn)、生活密不可分。因此這類機(jī)器人又被稱為自適應(yīng) 機(jī)器人。于是，這臺(tái)世界上第一個(gè)真正意義上的機(jī)器人，就應(yīng)用在了汽車制造生產(chǎn)中。超聲波己經(jīng)被廣泛應(yīng)用到各種移動(dòng)機(jī)器人的感知系統(tǒng)中，進(jìn)行導(dǎo)航與避障。 Moves the robot??本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 1 目 錄 摘 要 ............................................................................................................I Abstract ........................................................................................................... II 引 言 ............................................................................................................... 1 1 緒論 ............................................................................................................. 2 移動(dòng)機(jī)器人 [5]的研究歷史 ............................................................................. 2 移動(dòng)機(jī)器人的研究意義 ................................................................................ 3 移動(dòng)機(jī)器人研究的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 .................................................................... 4 2 超聲波移動(dòng)機(jī)器人方案的確定 .................................................................. 7 超聲波移動(dòng)機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案 ........................................................ 7 超聲波移動(dòng)機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 ...................................................... 12 移動(dòng)機(jī)器人傳感器設(shè)計(jì)方案 ...................................................................... 13 3 超聲波移動(dòng)機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ............................................................ 15 電動(dòng)機(jī)的確定 .............................................................................................. 15 減速器的確定 .............................................................................................. 16 4 超聲波移動(dòng)機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) ............................................................ 20 差分驅(qū)動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型 .......................................................................... 21 電子元件的選型 .......................................................................................... 23 移動(dòng)機(jī)器人的超聲波原理 .......................................................................... 28 結(jié) 論 ......................................................................................................... 36 致 謝 ......................................................................................................... 37 參考文獻(xiàn) ......................................................................................................... 38 附 錄 ......................................................................................................... 39 ??本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 1 引 言 移動(dòng)機(jī)器人在不確定環(huán)境下不僅要具備自主探測(cè)的能力， 而且要對(duì)周圍的特征環(huán)境具有較強(qiáng)的識(shí)別能力，才能最大限度地提高機(jī)器人的工作能力。 ：應(yīng)用單片機(jī)接受超聲波傳感器的信號(hào)，做出決策然后產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。近幾年來(lái)，超聲波導(dǎo)航 [2]已經(jīng)成為了機(jī)器人導(dǎo)航的主要發(fā)展方向之一。 關(guān)鍵詞 ：超聲波；差動(dòng)式；步進(jìn)電機(jī)；移動(dòng)機(jī)器人 ??本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） II Abstract As a modern invention, the new intelligent robot indicate the development of the future, it can operate automatically in the pattern set