【正文】 業(yè)進行應(yīng)用機器人的專門知識和技術(shù)指導等等。這個計劃為機器人的應(yīng)用開拓了廣泛的市場，并推動了工業(yè)機器人技術(shù)的發(fā)展。 盡管美國在機器人發(fā)展史上走過一條重視理論研究，忽視應(yīng)用開發(fā)研究的曲折道路，但是美國的機器人技術(shù)在國際上仍一直處于領(lǐng)先地位。 由此可知，無論是對民生還是軍事，各個國家都已經(jīng)把發(fā)展機器人技術(shù)放在重要位置上了。 示教再現(xiàn)型機器人：通過引導或其它方式，先教會機器人動作，輸入工作程序，機器人則自動重復進行作業(yè)。而超聲波機器人由于它的成本低，不易受空氣環(huán)境的影響，一直是機器人發(fā)展的一個方向。和第一代機器人相比，低級智能機器人具有一定的感覺系統(tǒng)，能獲取外界環(huán)境和操作對象的簡單信息，可對外界環(huán)境的變化做出簡單的判斷并相應(yīng)調(diào)整自己的動作，以減少工作出錯、產(chǎn)品報廢。英格伯格和德沃爾認為汽車制造過程比較固定，適合用這樣的機器人。同時，超聲波傳感器也不易受到如天氣條件、環(huán)境光照及障礙物陰影、表面粗糙度等外界環(huán)境條件的影響。 Stepbysteps the electrical machinery。 ：機器人采用獨立驅(qū)動的兩輪式結(jié)構(gòu)，動力源采用步進電機 [4]，減速裝置采用齒輪減速，利用差速移動平臺實現(xiàn)機器人的轉(zhuǎn)向，選用增量式光電編碼器對機器人速度進行檢測，實現(xiàn)機器人的自主定位。因為在基于超聲波的智能機器人中，超聲波就像機器人的眼睛，所以超聲波導航是機器人發(fā)展的重要一部分。s eyes, so the ultrasound navigation has played an important role in the development of the robot. In this paper, the robot select the single chip as the core of the control system, use the ultrasonic sensors to detect obstacles on the road, and control the robot avoid the obstacle and stop the car automatically, even control the speed during the driving. The paper about the design of the ultrasound robot includes the following parts: the design of the chassis?s structure, the controlsystem of the chassis and the method of some calculations about ultrasonic. 1. The Design of the Chassis?s structure: the robot apply the twowheels structure driven independently, choose the stepping motor as the power source, change the direction with the differentialvelocities platform, and it also use incremental photoelectric encoder to test the speed of the robot?s motivation which help the robot locate itself automatically. 2. The controlsystem of the chassis: The robot receive the signals of ultrasonic sensors with the microcontroller , which can make decisions and then generate the driving signals to control the steppermotor. The drivercircuit applies two motordriverchips to control the steppermotor, implement the functions of steering, acceleration and others. 3. The part of Ultrasonic sensor and the algorithm: The ultrasonic sensors, as the robot39。通過接受自身發(fā)射的超聲波反射信號，根據(jù)超聲波發(fā)出和回波接收時間差及傳播速度，計算出傳播距離，就能得到障礙物到機器人的距離。尤尼梅遜的樣子像一個坦克炮塔，炮塔上伸出一條大機械臂，大機械臂上又接著一條小機械臂，小機械臂再安裝著一個操作器。目前在汽車工業(yè)和電子工業(yè)自動線上大量使用的就是這類機器人。這類機器人目前尚處于實驗室研究探索階段。 家務(wù)型機器人：能幫助人們打理生活，做簡單的家務(wù)活。 智能機器人：以人工智能決定其行動的機器人。綜觀它的發(fā)展史，雖然道路是曲折的，不平坦的，但是 美國的機器人技術(shù)一直走在世界前列。 法國機器人的發(fā)展比較順利，主要原因是通過政府大力支持的研究計劃，建立起一個完整的科學技術(shù)體系。國家有目的地把提高科學技術(shù)進步當作推動社會生產(chǎn)發(fā)展的手段，來安排機器人的研究制造；有關(guān)機器人的研究生產(chǎn)、應(yīng)用、推廣和提高工作，都由政府安排，有計劃、按步驟地進行。日本由于制造、使用機器人，增大了國力，獲得了巨大的好處，迫使美、英、法等許多國家不得不采取措施，奮起直追。國家 “863”計劃開始實施后，跟隨世界機器人的發(fā)展潮流，智能機器人主題成為主要研究方向，國內(nèi)也建立了一批優(yōu)秀的機器人研究基地，如北航機器人研究所、哈工大機器人研究所、上海交大機器人研究所等。另一方面，我國機器人研究多是借鑒外國先進技術(shù)，進行二次開發(fā)的多，自身技術(shù)創(chuàng)新較少。 ??本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 7 2 超聲波移動機器人方案的確定 從性能上來比較履帶的爬坡性能，越野性能，通行性能（對地壓強）遠遠優(yōu)于輪式車輛，戰(zhàn)場中作為重型裝甲戰(zhàn)斗車輛基本必須用履帶，不然會因為過重，對地壓強過大而幾乎沒有野外通行能力，但履帶車輛移動速度慢，機動性能差，履帶容易受損。 多輪：盡管多輪機構(gòu)在輪子布局和機械結(jié)構(gòu)設(shè)計上存在較大的靈活性，但由于驅(qū)動控制原理同三輪結(jié)構(gòu)沒有本質(zhì)區(qū)別，結(jié)構(gòu)太復雜。 綜合以上的分析與比較，本文最終選擇兩輪獨立驅(qū)動的三輪機構(gòu)作為移動機器人的驅(qū)動機構(gòu)。通俗一點講：當步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè) 定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度（及步進角）。 ，調(diào)電樞電壓，電樞全電壓之后，弱磁升速。根據(jù)傳動原理的不同，有靠帶與帶輪間的摩擦力傳動的摩擦型帶傳動，也有靠帶與帶輪上的齒相互嚙合傳動的 同步帶 傳動。經(jīng)過 經(jīng)過比較，機器人的運動速度及電機的減速等需要有較為嚴格的減速比例，雖然帶傳動有諸多的優(yōu)點，結(jié)合實際情況，本文決定選擇齒輪傳動。 增量式編碼器 是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號，再把這個電信號轉(zhuǎn)變成計數(shù)脈沖，用脈沖的個數(shù)表示位移的大小。編碼器軸轉(zhuǎn)一圈會輸出固定的脈沖，脈沖數(shù)由編碼器光柵的線數(shù)決定。 PLC ( Programmable logic Controller)，可編程邏輯控制器，一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。 PLC的特點： 可靠性高，抗干擾能力強 ； 硬件配套齊全，功能完善，適用性強 ； 易學易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 ； 系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量小，維護方便，容易改造 ； 體積小，重量輕，能耗低 。測距傳感器主要有紅外測距傳感器、激光測距傳感器、超聲波傳感器等 紅外測距傳感器利用紅外信號遇到障礙物距離的不同反射的強度也不同的原理，進行障礙物遠近的檢測。 超聲波測距的優(yōu)點是比較耐臟污，即使傳感器上有塵土，只要沒有堵死就可以測量，可以在較差的環(huán)境中使用 ，所以倒車雷達多半使用超聲波，缺點是精度較低。我們決定選擇超聲波環(huán) ，超聲波傳感器是收發(fā)一體型的 EFR40RSC，它性價比高，體積小 ( Ф l6 m m) ， 工作頻率 4 0 k H z ，使用溫度 4 0～ +80℃ ， 防塵、 防水， 測距范圍 0 ． 2～ 5 m。 V =* = 機器人的兩輪是獨立驅(qū)動，所以每個電機克服摩擦的功率是 ，另外考慮到啟動加速、上下坡和轉(zhuǎn)彎等自然因素，因此每個 步進電機 的功率定位為35W。第二級模數(shù) m2=,傳動比 i2=4,小齒輪齒數(shù) 20,大齒輪齒數(shù) 80. 模數(shù) :m 齒數(shù) :z 壓力角α =20176。為此，可取減速器輸入軸軸端直徑 : 式中 : —減速器輸入軸軸端直徑， mm； —電動機軸直徑， mm。 根據(jù)機器人的要求及經(jīng)濟實惠的原則，我們決定選擇深溝球軸承 . 減速箱其他結(jié)構(gòu)的確定 鍵聯(lián)接 [12]（ key joint） 用鍵將軸與帶轂零件聯(lián)成一體的可拆聯(lián)接，是軸與齒輪或軸與帶輪之間常用的聯(lián)接方式。主要用于軸向移動距離較短的場合。 設(shè)左、右兩輪的旋轉(zhuǎn)速度分別為 ωL和 ωR,則存在以下關(guān)系： ? ?? ?drwrwrwrwYrwrwLRRLMRL????????????s in21c o s21XM 46 結(jié)合式 42 和 46 可得 ? ? ? ?? ? ? ?LRRLPRLwdrwdrwdrlrwdrlrYwdrlrwdrl???????? ????????? ????????? ????????? ???????????????????c o ss i n2c o ss i n2s i nc o s2s i nc o s2rX P 47 即 ? ? ? ?? ? ? ? ??????????????????????????????????????????RLPPwwdrdrdrlrdrlrdrlrdrlrYX?????????????c o ss i n2c o ss i n2s i nc o s2s i nc o s2??? 48 式 48 即為以 P 為參考點描述下的兩輪差動移動平臺運動模型，其所受的非完整約束方程為式 45 。有 5V， 6V， 9V， 12V， 15V， 18V 和 24V 七種不同的固定輸出電壓，廣泛用于各種電子設(shè)備中。 轉(zhuǎn)速可調(diào) 抗干擾能力強 具有過電壓和過電流保護 可單獨控制四臺直流電機 可單獨控制二臺步進電機 PWM 脈寬平滑調(diào)速 可實現(xiàn)正反轉(zhuǎn) 采用光電隔離 圖 43 L298 LM298典型應(yīng)用如圖 44所示。單片機計算的所有結(jié)果也都通過 I/O 輸出到顯示部分或者控制外部其他執(zhí)行機構(gòu)。/176。/176。由于步進電機的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大而變化，所以保持轉(zhuǎn)矩就成為了衡量步進電機最重要的參數(shù)之一。例如：三相步進電機的三拍工作方式 ，其各相通電順序為 ABC－ D,通電控制脈沖必須嚴格按照這一順序分別控制A,B,C， D 相的通斷。單片機的作用是接受命令，完成相應(yīng)的功能，并作為脈沖邏輯分配器，輸出步進電機所需要的時序脈沖。光學編碼器碼盤的邊緣上刻有相等角距的輻射狀縫隙（分為透光和不透光部分） ，于是在基體上形成了透明和不透明的碼區(qū)，透明區(qū)和不透明區(qū)分別代表了二進制碼 0 和 1。單 片機把接收到上位機發(fā)來的理論速度與其所測的實際速度相結(jié)合得出電機下一步的運動指令 ，并輸送到伺服系統(tǒng)以控制電機的轉(zhuǎn)速。超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會產(chǎn)生顯著反射形成反射成回波，碰到活動物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng) 。晶片的大小，如直徑和厚度也各不相同，因此每個探頭的性能是不同的，我們使用前必須預先了解它的性能。主要取決于制造晶片本身 。該復合式振動器是諧振器以及，由一個金屬 片和一個壓電陶瓷片組成的雙壓電晶片元件振動器的一個結(jié)合體。完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器，習慣上稱為 ?。 室外用途的超聲波傳感器必須具有良好的密封性，以便防止露水、雨水和灰塵的侵入。 結(jié)構(gòu)與工作原理： 當電壓作用于壓電陶瓷時，就會隨電壓和頻率的變化產(chǎn)生機械變形。工作頻率就是壓電晶片的共振頻率。 圖 51 超聲波感應(yīng)器 以超聲波作為檢測手段，必須產(chǎn)生超聲波和接收超聲波。 移動機器人的超聲波原理 超聲波的結(jié)構(gòu)及原理 超聲波 [15]是頻率高于 20200 赫茲的聲波，它方向性好，穿透能力強，易于獲得較集中的聲能，在水中傳播距 離遠，可用于測距，測速，清洗，焊