【正文】 引腳的輸入 /輸出可編程的端口。 中央處理器是單片機(jī)的核心，它包括運(yùn)算器、控制器和寄存器 3個(gè)主要部分。 總彎矩 M= 22 vH MM ? =153400 N （ 2）從動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1)確定軸的各段直徑： ①初估軸的最小直徑 mind : mmnPAd 2 7 1 5 33 ????? (33) 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 24 查表取 A=115 考慮軸上開(kāi)鍵槽，對(duì)軸強(qiáng)度有削弱計(jì)算值放大 4%～ 5%，得 mmd ? ，取 mmd 101 ? ② 2d 軸段 21 dd? 有定位軸肩 mmhdd )14~()2~(210212 ?????? dh )~(? 取 mmd 132 ? ③ 3d 其上安裝有滾動(dòng)軸承，考慮實(shí)際工作情況，軸承需承受一定沖擊載荷，選取深溝球軸承， 選 擇軸承代號(hào) 180302：軸承內(nèi)徑 15mm，外徑 42mm。 ②初步估算軸外伸端直徑 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算： d 30 npA? 式中： d— 計(jì)算截面處軸的直徑， mm； n— 軸的轉(zhuǎn)速， r/min； p— 軸傳遞的額定功率， kw；A0— 按 [τ] 定的系數(shù)。 軸的設(shè)計(jì)，從節(jié)省材料、減少質(zhì)量的角度來(lái)說(shuō)，各橫截面強(qiáng)度相等是最好，最理想青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 20 的；從加工工藝的角度來(lái)說(shuō)，軸的形狀卻是越簡(jiǎn)單越好，簡(jiǎn)單的軸制造時(shí)省工，熱處理不易變形，并有可能減少應(yīng)力集中。 7) 由圖 935 查表的接觸疲勞壽命系數(shù) K , 21 ?? HNHN K 8)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取安全系數(shù) ?HS ? ? 2111 /582 mmNZS NHH L im bH ?? ?? ? ? 222lim2 / 4 4 mmNZS NH bhH ?? ?? 。大帶輪基準(zhǔn)直徑 dd2=55mm，采用孔板式結(jié)構(gòu)，基準(zhǔn)圖見(jiàn)零件工作圖。綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置尺寸、重量、價(jià)格和帶傳動(dòng)、減速器的傳動(dòng)比，可見(jiàn)第 2 方案比較適合，則選 n=1500r/min 。系統(tǒng)工作時(shí)，圖像預(yù)處理模塊首先對(duì)原始的輸入圖像進(jìn)行縮小、邊緣檢測(cè)、等預(yù)處理。 :兩個(gè)電機(jī)同時(shí)在現(xiàn)有速度基礎(chǔ)上減小一個(gè)數(shù)量級(jí)，實(shí)現(xiàn)減速。 PLC 的特點(diǎn)： 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) ； 硬件配套齊全，功能完善，適用性 強(qiáng) ； 易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 ； 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量小，維護(hù)方便，容易改造 ； 體積小，重量輕，能耗低 。視覺(jué)傳感器通常因其精確性、易用性、豐富功能及合理成本而成為最佳選擇。但是紅外傳感器在測(cè)距和探障過(guò)程中易受可見(jiàn)光的影響，特別在一些光線較強(qiáng)以及環(huán)境溫度基本一樣的條件下，其性能下降迅速，此外，使用紅外傳感器還需預(yù)先設(shè)定好軌跡，不宜于移 動(dòng)機(jī)器人的自主移動(dòng)。因此我們 選擇 了此方案。優(yōu)點(diǎn)是可以在原地轉(zhuǎn)動(dòng)；在不平的路面上性能穩(wěn)定，牽引力大。但步進(jìn)電機(jī)并不能象普通的直流電機(jī)， 交流電機(jī) 在常規(guī)下使用。同步電動(dòng)機(jī)主要用來(lái)發(fā)電。 步進(jìn)電機(jī)適用于中、小型機(jī)床和速度精度要求不高的地方。 不能得到電機(jī)的較低轉(zhuǎn)速。 10．仿人和仿生技術(shù)：這是機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的最高境界，目前僅在某些方面進(jìn)行一些基礎(chǔ)研究 。 5．機(jī)器人遙控及監(jiān)控技術(shù)，機(jī)器人半自主和自主技術(shù)，多機(jī)器人和操作者之間的協(xié)調(diào)控制，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)建立大范圍內(nèi)的機(jī)器人遙控系統(tǒng)，在有時(shí)延的情況下，建立預(yù)先顯示進(jìn)行遙控等。主要研究?jī)?nèi)容集中在以下 10 個(gè)方面： 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 4 1．工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)：探索新的高強(qiáng)度輕 質(zhì)材料，進(jìn)一步提高負(fù)載 /自重比，同時(shí)機(jī)構(gòu)向著模塊化、可重構(gòu)方向發(fā)展。同年 ,他還預(yù)言 :我要讓機(jī)器人擦地板 ,做飯 ,出去幫我洗車 ,檢查安全 。 Shakey 可以算是世界第一臺(tái)智能機(jī)器人 ,拉開(kāi)了第三代機(jī) 器人研發(fā)的序幕。人們?cè)囍跈C(jī)器人上安裝各種各樣的傳感器 ,包括 1961 年恩斯特采用的觸覺(jué)傳感器 ,托莫維奇和博尼 1962 年在世青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 3 界上最早的 靈巧手 上用到了壓力傳感器 ,而麥卡錫 1963 年則開(kāi)始在機(jī)器人中加入視覺(jué)傳感系統(tǒng) ,并在 1965 年 ,幫助 MIT 推出了世界上第一個(gè)帶有視覺(jué)傳感器 ,能識(shí)別并定位積木的機(jī)器人系統(tǒng)。明斯基提出了他對(duì)智能機(jī)器的看法 :智能機(jī)器 能夠創(chuàng)建周圍環(huán)境的抽象模型 ,如果遇到問(wèn)題 ,能夠從抽象模型中尋找解決方法 。 1942 年美國(guó)科幻巨匠阿西莫夫提出 機(jī)器人三定律 。它能按照人給的 “宏指令 ”自選或自編程序去適應(yīng)環(huán)境，并自動(dòng)完成更為復(fù)雜的工作。比如說(shuō)日本，戰(zhàn)后以后開(kāi)始進(jìn)行汽車的工業(yè)，那么這時(shí)候由于它人力的缺乏，它迫切需要一種機(jī)器人來(lái)進(jìn)行大批量的制造，提高生產(chǎn)效率降低人的勞動(dòng) 強(qiáng)度，這是從社會(huì)發(fā)展需求本身的一個(gè)需求。 ：控制部分采用 AT89C51 型號(hào)單片機(jī)進(jìn)行接受命令和產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)，電機(jī)的驅(qū)動(dòng)部分采用 L293D 控制芯片，芯片利用接受到的單片機(jī)發(fā)出的信號(hào)來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。論文詳細(xì)地介紹了移動(dòng)機(jī)器人 機(jī)械部分的結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì) 。 20 世紀(jì) 50 年代末，美國(guó)在機(jī)械手和操作機(jī)的基礎(chǔ)上，采用伺服機(jī)構(gòu)和自動(dòng)控制等技術(shù)，研制出有通用性的獨(dú)立的工業(yè)用自動(dòng)操作裝置，并將其稱為工業(yè)機(jī)器人； 60 年代初，美國(guó)研制成 功兩種工業(yè)機(jī)器人，并很快地在工業(yè)生產(chǎn)中得到應(yīng)用； 1969 年，美國(guó)通用汽車公司用 21 臺(tái)工業(yè)機(jī)器人組成了焊接轎車車身的自動(dòng)生產(chǎn)線。工業(yè)機(jī)器人按執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的控制機(jī)能可分點(diǎn)位型和連續(xù)軌跡型。 1939 年美國(guó)紐約世博會(huì)上展出了西屋電氣公司 制造的家用機(jī)器人 Elektro。德沃爾制造出世界上第一臺(tái)可編程的機(jī)器人 ,并注冊(cè)了專利。由于英格伯格對(duì)工業(yè)機(jī)器人的研發(fā)和宣傳 ,他也被稱為 工業(yè)機(jī)器人之父 。美國(guó)興起研究第二代帶傳感器、 有感覺(jué) 的機(jī)器人 ,并向人工智能進(jìn)發(fā)。 1978 年美國(guó) Unimation 公司推出通用工業(yè)機(jī)器人 PUMA,這標(biāo)志著工業(yè)機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)完全成熟。 2021 年 6 月 ,微軟公司推出 MicrosoftRoboticsStudio,機(jī)器人模塊化、平臺(tái)統(tǒng)一化的趨勢(shì)越來(lái)越明顯 ,比爾 其研究熱點(diǎn)在于有效可行的多傳感器融合算法，特 別是在非線性及非平穩(wěn)、非正態(tài)分布的情形下的多傳感器融合算法。過(guò)去的研究在該領(lǐng)域幾乎是空白，因此該領(lǐng)域研究的進(jìn)展將會(huì)引起機(jī)器人技術(shù)的一場(chǎng)革命，并且對(duì)社會(huì)進(jìn)步和人類活動(dòng)的各個(gè)方面產(chǎn)生不可估量的影響，微小型機(jī)器人技術(shù)的研究主要集中在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)方式、控制方法、傳感技術(shù)、通信技術(shù)以及行走技術(shù)等方面。 ，調(diào)電樞電壓，適合應(yīng)用在 0~基速以下范圍內(nèi)調(diào)速。 帶動(dòng)慣性負(fù)載能力差，一般需用齒輪減速裝置； 交流伺服電動(dòng)機(jī)的多用于中小型數(shù)控機(jī)床。異步電動(dòng)機(jī)按照定子相數(shù)的不同分為單項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)、兩相異步電動(dòng)機(jī)和三相異步電動(dòng)機(jī)。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻 率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)則轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè) 步距腳 。優(yōu)點(diǎn)是在直道行駛速度較快、 方向和速度相互獨(dú)立。 方案 2： 采用 12V蓄電池為 直流電機(jī) 供電 ，將 12V 電壓降壓、穩(wěn)壓后給單片機(jī)系統(tǒng)和其他芯片供電。具有結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn) 。 超聲波傳感器應(yīng)用起來(lái)原理簡(jiǎn)單，也很方便，成本也很低。 單片機(jī)是一種集成在電路芯片，是采用 超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器 CPU隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM、只讀存儲(chǔ)器 ROM、多種 I/O 口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器 /計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、 A/D 轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 單片機(jī)有 8位， 16位， 32 位等，這里的位指單片機(jī) CPU每次處理能力 ,8位是指單片機(jī)一次可以計(jì)算 8 位數(shù)據(jù) ,16 位是指單片機(jī)一次可以計(jì)算 16 位數(shù)據(jù) ,依次類推，在此次設(shè)計(jì)中用 8位單片機(jī)完全可以完成對(duì)機(jī)器人的控制，另考慮經(jīng)濟(jì)等方面， 本次設(shè)計(jì) 選擇 8位單片機(jī) . 控制器的軟件設(shè)計(jì) 在歸納了移動(dòng)機(jī)器人各種運(yùn)動(dòng)行為的基礎(chǔ)上，我們 總結(jié)了機(jī)器人的如下運(yùn)動(dòng)方式 : :兩個(gè)電機(jī)啟動(dòng)。 移動(dòng)機(jī)器人的視覺(jué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 機(jī)器人的視覺(jué)系統(tǒng)一般包括硬件與軟件兩個(gè)部分 ,前者是系統(tǒng)的基礎(chǔ) ,后者主要包括實(shí)現(xiàn)圖像處理的基本算法以及一些實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的接口程序 . 基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的 硬件 部分由計(jì)算機(jī)、攝像頭、 機(jī)器人地盤(pán) 組成。取 V帶傳動(dòng)比 I’1=2~4，則總傳動(dòng)比理時(shí)范圍為 I’a=6~24。 mm 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 一 、 V 帶設(shè)計(jì) 外傳動(dòng)帶選為 普通 V帶傳動(dòng) 確定計(jì)算功率 Pca 1）、由表查得工作情況系數(shù) ?KA 2）、由式 wPKPAca ????? 選擇 V帶型號(hào) 查圖選 A型 V 帶。.。但是軸的結(jié)構(gòu)都應(yīng)該滿足：軸和安裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置；軸上的零件應(yīng)該便于裝拆和調(diào)整；軸應(yīng)該具有良好的制造工藝性。 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 21 所以此軸段 mmd 83 ? ④ 4d 此軸段為軸環(huán)， mmhdd )~()~(28234 ?????? 由結(jié)構(gòu)考慮取 mmd ? ⑤ 5d 此段安裝圓螺母 ， 取 mmd ? ⑥ 6d 此段裝有軸承，取 mmd 86 ? ⑦ 7d 此段裝有錘盤(pán)，由結(jié)構(gòu)選取 mmd ? 2)確定軸的各段長(zhǎng)度： ① 1l 此段裝有帶輪 mmdl )7~()2~()2~( ???? ，考慮實(shí)際情況取mml 61? ② 2l 其上裝有氈圈，軸承端蓋，氈圈寬度 2mm，考慮結(jié)構(gòu)選 mml ? ③ 3l 此段安裝軸承、防塵環(huán)，軸承寬度 5mm，防塵環(huán)寬度 1mm，取 mml 63 ? ④ 4l 此段為軸環(huán)長(zhǎng)度取 mml 24 ? ⑤ 5l 此段裝圓螺母和止動(dòng)墊圈，取 mml ? ⑥ 6l 此段裝有軸承跟防塵環(huán)，取長(zhǎng)度 mml ? ⑦ 7l 此段 安裝錘盤(pán)，根據(jù)錘盤(pán)長(zhǎng)度選取 mml 367 ? ，其中包括 2mm 的退刀槽。 ②初步估算軸外伸端直徑 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算： d 30 npA? （ 32） 式中： d—計(jì)算截面處軸的直徑， mm； n—軸的轉(zhuǎn)速， r/min； p—軸傳遞的額定功率， kw； A0—按 [τ]定的系數(shù)。mm 。因此，最大截面處的當(dāng)量應(yīng)力σ 1=24MPa[σ 1]，符合條件。單片機(jī)計(jì)算的所有結(jié)果也都通過(guò) I/O 輸出到顯示部分或者控制外部其他執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 （ 8）定時(shí)器 TMR2 模塊：是一個(gè) 8 位寬的可編程的定時(shí)器，也可作為計(jì)數(shù)器使用，并且可以與捕捉 /比較 /脈寬調(diào)制 CCP 模塊配合實(shí)現(xiàn)捕捉和比較功能。 引腳的基本功能： OSC1（ 13 引腳）：時(shí)鐘振蕩器輸入 端，也是晶振連接端。 VSS（ 12， 31引腳）：接地端。 無(wú)刷直流電機(jī)（ BLDCM）是在有刷直流電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展來(lái)的，但它的驅(qū)動(dòng)電流是不折不扣的交流；無(wú)刷直流電機(jī)又可以分為無(wú)刷速率電機(jī)和無(wú)刷 力矩電機(jī) 。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上粘有已充磁的永磁體，為了檢測(cè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的極性，在電動(dòng)機(jī)內(nèi)裝有位置傳感器。有青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 29 時(shí)候把前一種叫直流無(wú)刷電機(jī)，后一種叫交流 伺服電機(jī) ，確切地講是交流伺服電動(dòng)機(jī)的一種。 直流無(wú)刷電機(jī) 無(wú)刷直流電機(jī) 由電動(dòng)機(jī)主體和驅(qū)動(dòng)器組成，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。 MCLR（ 1引腳）：人工復(fù)位輸入端。 （ 10） A/D 轉(zhuǎn)換器模塊：具有 8 個(gè)輸入通道和 10 位分辨率的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用來(lái)將外部的各種模擬物理量變換為便于單片機(jī)內(nèi)部處理的數(shù)字量。 （ 2）端口 RB模塊：是一個(gè)具有 8 條引腳的輸入 /輸出可編程的端口。 m h=4mm 根據(jù) 公 式得 σ p=4T2/dhl=4 4 14 =[σ R](110Mpa) 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 27 4 機(jī)器人 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 與選型 單片機(jī) PIC16F877 單片機(jī)是將中央處理器（ CPU）、隨機(jī)存儲(chǔ)器（ RAM）、只讀存儲(chǔ)器（ ROM）、定時(shí)器