【正文】 的大小與電機轉速成正比 ，改變電壓極性，電機運轉方向也隨之改變。但實際電機空載運行中，即使電機軸上不帶負載，因為自身的空載損耗，電磁轉矩并不為零。 n n Ua1 Ua2 Ua3 TEM2 TEM1 TEM0 Ua1 TEM0 Ua2 TEM1 O Ua3 Tem o TEM2 圖 直流電機的機械特性 圖 直流電 機的調節(jié)特性 在直流電機的電樞上加階躍電壓，轉子速度隨時間的變化規(guī)律稱作直流電機的動態(tài)特性。通常因為電樞組的電感很小，τ e 比τ m小得多 ,往往可以忽略不計。他的優(yōu)點就是容量大，體積小，過電流大，重量輕。其中 串行通信的開關控制量，不 等于 1，表示單片機進入串行中斷等待，等于 1，程序往下執(zhí)行 。同時 控制 音樂播放器 播放舞蹈音樂，那么我們就可以直觀觀看一到舞蹈機器人在音樂聲中翩翩起舞了。利用定時器中斷程序可以很容易 的產生直流電動機的控制信號。j++) { temp_595=temp_5951 。 } void start_595(void) { WR_595()。 temp_0amp。} break 。 num_0=0xffff。 BSR_ExportSDWord函數在 每五 條語音 命令（為一組）訓練成功后調用，用于將這一組 語音 命令 的特征模型數據導出到一個 臨時 自動創(chuàng)建 為 100個字節(jié)的數組BSR_SDModel[]中，從而可通過這個數組將 語音特征模型 數據寫入 Flash單元進行存儲。 在 BSR_SDModel[]中所存儲數據為 100 字節(jié)，所以 61 單片機在語音識別時一次最多只能同時識別五條語音命令，但 61 單片機的 flash 閃存為 32K，可儲存較多的語音模型數據，所以在本次設計中希望可以使機器人能識別更多條的語音命令，這里采用了一個比較巧妙的方法來實現，首先將命令分為 5 條一組（共多組）存入 flash 閃存中，第一組命令作為觸發(fā)命令組，在第一次識別時根據識別的命令載入相應的組的特征模型數據，在隨后的第二次識別中在所載入的這一組數據中進行識別比較， 流程如圖 所示。先判斷光電耦合器是否工作。 本設計我選擇的是單一的電源供電，但是在調試初期我先雙電源開始調試，發(fā)現所有的開關器件很難穩(wěn)定地給單片機送正確值，只有當更換新電池或機器人剛剛啟動時才會很準確，經過思考，這都是開關元件消耗電量很大的原因，一旦電池電量不足其工作將會萎靡不振，于是我們將所有開關器件劃成一個部分，由一塊電池專門供電。 調試 伴舞機器人 是一個相當繁瑣的過程，需要反復調試 對 機器人 多個 關節(jié) 直流電機的控制，而編排舞蹈則是把調試好的舞 蹈動作按一定順序組合起來。 該部分主要是判斷單片機能否驅動 直流 電機。 BSR_DeleteSDGroup 用于將 RAM 空間中所有的特征模型數據刪除，即清除內 存。 (2) BSR_ExportSDWord()。 count_0=0。=0xfffd。} break 。 RCK_595=1 。 for (j=0 。然后進入程序中的主循環(huán)，判斷當前系統(tǒng)的工作模式是自動狀態(tài)還是手動狀態(tài) (設置變量用于標識系統(tǒng)運行的狀態(tài)，在機器人剛通電時默認進入主程序 單片機初始化 等待語音信號 是否為 開始 YY 執(zhí)行對話 N 執(zhí)行舞蹈 開始舞蹈 結束 N Y 手動控制狀態(tài) )。 一整套的舞蹈動作其實是由一個一個的單獨的舞姿構成的， 所以設計舞蹈動作就必 須先設計好每個舞姿，這時就需要通過電機的滑塊來實時觀察關節(jié)的位置是否合適，若是合適的話，就把這個動作數據添加到數據庫模塊的動作表中，接著再調試下一個動作如此反復直到把所有的動作都編排好了，那么舞蹈動作部分也就制作好了。 從 伴舞 機器人的執(zhí)行過程來看， 它由單片機的初始化程序，包括外部中斷、定時器中斷、串行中斷、舞蹈動作初始化 。對于需要大驅動力低轉速場和場合，可以用齒輪鏈、同步皮帶等裝置處理。他通常可以看成一個慣性環(huán)節(jié)來建立傳遞函數。調節(jié)特性曲線上從原點至啟動電壓點的這一電機 段橫坐標所示的區(qū)域被稱為伺服電機某一電磁轉距值所對應的死區(qū)。機械特性是線性的，當電壓一定時，轉速升高則轉矩下降。 機器人比賽規(guī)則往往對機器人的質量有嚴格的限制，所以應選用質量小，功率適宜的永磁電機。轉子由一根旋轉軸及固定在軸上的硅鋼片構成，是把電能轉換成機械能的部分。它的任務不僅是向機器人傳遞動力，而且要提供準確的運動定位 和靈活的操作，是機器人制勝的法寶之一，因此其重要性是不言而喻的。 下圖是 61板的實物圖： 圖 61板 實物圖 61板各模塊電路原理圖如下： 放音電路： 在放音電路中， 61板采用了 SPY0030功放芯片，和 LM386工作電壓需在 4V 以上相比， SPY0030 僅需 ； LM386 輸出功率 100mW 以下， SPY0030 約 700mW。 （ 4） 級聯的應用 74HC595 主要應用于點陣屏，以 16*16 點陣為例：傳送一行共二個字節(jié)（ 16位） ， 如：發(fā)送的是 06H 和 3FH。 12腳：輸出鎖存器的送入信號 。 由于占用 MCU的 I/o 口線少，硬件結構簡單，因此應用廣泛。 由于光耦合器的輸入端和輸出端之間通過光信號來傳輸，因而兩部分之間在電氣上完全隔離，沒有電信號的反饋和干擾，故性能穩(wěn)定，抗干擾能力強。復位電路用于上電后使系統(tǒng)回復到初始狀態(tài)開始運行。 —— 作為光電編碼器的記數口。光敏元件隨著輸出經過整形的脈沖。 Gray碼與標準二進制碼的區(qū)別，在 Gray 碼中．相鄰兩個二進制碼的變化只能有一位。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。圖3 .13 表示了一種五位光學編碼器。目前，編碼器精度、分辨力和可靠性都優(yōu)于相同尺寸的模擬式傳感器，但價格 — 般比較高。 D4810型繼電器輸入電流為 540mA，電壓 3－ 30V，額定輸出電流 10A，輸出電壓范圍寬為 20220V，滿足項目的要求。 SSR是一種全部由固態(tài)電子元件組成的無觸點開關元件，他利用電子元器件的點，磁和光特性來完成輸入與輸出的可靠隔離，利用大功率三極管，功率場效應管，單項可控硅和雙向可控硅等器件的開關特性，來達到無觸點，無火花地接通和斷開被控電路。三極管構成的驅動電路其優(yōu)點是能夠進行脈寬調速，缺點是三極管有壓降。但是對機械開關安裝的位置一定要準確，牢固。主要用在機械手臂的轉動上，使機械手臂動作更準確。 考慮到電機的起動電流和制動時比較大，會造成電源電 壓不穩(wěn)定容易對單片機和傳感器的工作產生干擾，所以，電機驅動電路和單片機以及傳感器電路用 TLP5214 光耦隔離。此時，正方形空心截面比空心圓截面的剛度提高了 40％～ 60％。伴舞機器人臂部是運動的，其整體也是運動的，所以，機器人運動部分的材料質量要輕。 本次設計機器人的手臂由一根橫桿構成，左右兩端分別固定左右手的兩個電機，可做前后 360 度的旋轉，中間固定機器人的頭部電機，可帶動頭部做 360 度的旋轉，其中手臂的機構還可以繼續(xù)擴展，在肩部上和臂末端可再擴展兩個電機，實現三個自由度的動作。 滾動軸承的特點在于當內圓固定時，外圓可以轉動，反之亦然。 （ 2） 連桿機構簡圖如下 圖 結構簡單，容易實現 ，更重要的是它的運動規(guī)律正好符合人體運動的原理 。車底盤、四輪、驅傳動裝置、舵機和控制盒的行走信道共同組成行走系統(tǒng)?？傮w方案設計框圖如圖 所示。 機器人的設計首先需作總體方案設計，包括機械和電氣兩部分。 舞蹈機器人設計的數據 和要求 機器人身高 120 ㎝，表演時機器人隨音樂翩翩起舞，動作協(xié)調、靈活； 表演各種舞蹈的基本動作，具體動作可自行設計。 2 舞蹈機器人 設計 的 內容和要求 舞蹈機器人設計的內容 隨著現代科技的發(fā)展，機器人技術已廣泛應用于人類社會生活 的各個 領域， 特別是舞蹈 機器人 具有 人類外觀特征、 可愛的外貌、又兼有技術含量，極受青少年的喜愛。 目前，我國從事機器人研發(fā)和應用工程的單位 200 多家，擁有量為 3500 臺左右，其中國產占 20％，其余都是從日本、美國、瑞典等 40 多個國家引進的。 中國機器人的發(fā)展起步較晚， 1972 年我國開始研制自己的工業(yè)機器人。 從六十年代開始日本 政府實施 一系列 扶植政策，使日本機器人產業(yè)迅速發(fā)展起來，經過短短的十幾年。 舞蹈 機器人 （如圖 1） 具有 人類外觀特征、 可愛的外貌、又兼有技術含量，極受青少年的喜愛。隨著社會生產技術的飛速發(fā)展，機器人的應用領域不斷擴展。蓋茨毅然棄學，創(chuàng)立微軟，成為個人電腦普及革命的領軍人物； 30年后的今天，他預言，機器人即將重復個人電腦崛起的道路。機器人工程是一門復雜的學科，它集工程力學、機械制造、電子技術、技術科學、自動控制等為一體。 未來的 機器人是一種能夠代替人類在非結構化環(huán)境下從事危險、復雜勞動的自動化機器，是集機械學、力學、電子學、生物學、控制論、計算機、人工智能和系統(tǒng)工程等多學科知識于一身的高新技術綜合體。按照日本產業(yè)機器人工業(yè)會常務理事米本完二的說法： “日本機器人的發(fā)展經過了 60年代的搖籃期。 20 世紀 90 年代，我國的工業(yè)機 器人又在實踐中邁進一大步，先后研制出了點焊、裝配、噴漆、切割、搬運等各種用途的工業(yè)機器人，并實施了一批機器人應用工程，形成了一批機器人產業(yè)化基地，為我國機器人產業(yè)的騰飛奠定了基礎 。機器人會不會產生飯碗的問題。 機器人包括底座、頭部、上身、下肢、以及電路控制板，分別控制手臂、頭部和底盤運動的電機及傳動機構等。 3 方案 設計 及方案論證 設計制作與調試流程 設計就是根據題目的要求而對硬件和軟件進行規(guī)劃，并選擇最合適的硬件電路和軟件程序來達到目的。 舞蹈 機器人要求完全自動控制，必須采用單片機為控制核心，它類似于機器人的大腦，接收和處理所有外界信息，指揮并控制機器人的所有動作。 底盤機構 的 設計 （ 1） 行走式 簡圖如下 圖 行走機器人簡圖 總體設計 機械，電氣，軟件 機械總體設計 軟件整體設計 電氣總體設計 各方案確定 材料制作 零件加工 機構組裝 各方案確定 原理圖制作 PCB 制作 各模塊整合 了解各芯片操作 子程序編寫 程序整合 總裝整合，調試 外型包裝 行走式，能夠 在平地上、凹凸不平的地上步行，能上下臺階，其粗糙路面性能較好，好的關節(jié)，穩(wěn)定好的牽引力。 機構簡單，容易制造及裝配；能在原地旋轉以獲得不同的方向。并且考慮在這個機構上，下腰部 腿部 電機 軸手臂與頭部機構搖桿零件可前后搖動正視圖側視效果 固定用軸孔長方形槽能夠與手臂機構相固定。 手臂 和頭部 機構 的 設計 電機 上腰部 頭部電機手臂電機安裝方向 安裝方向固定用可擴展到多個自由度正視圖 擴展設想安裝方向 圖 手臂機構 手臂 機構的是機器人整體比較重要的環(huán)節(jié)， 手臂自由度較多，機器人的很多動作都通過手臂體現出來。在進行機器人制作時，特別要確定它自身的大小、輕重等，這就需要選擇合適的材料 來滿足要求。所以選用了密度較小的鋁制作，因為鋁易于加工，質量又輕，不會增加機器人的承載負擔。 綜上所述，機器人結構設計為空心矩形截面，由鋁材加工而成。以確保單片機正常運行，進而以保證整個系統(tǒng)正常工作。讓單片機發(fā)出相宜的