【正文】 引腳的輸入 /輸出可編程的端口。 中央處理器是單片機的核心，它包括運算器、控制器和寄存器 3個主要部分。 總彎矩 M= 22 vH MM ? =153400 N （ 2）從動軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 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) 青島理工大學琴島學院本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 24 查表取 A=115 考慮軸上開鍵槽，對軸強度有削弱計算值放大 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 其上安裝有滾動軸承，考慮實際工作情況，軸承需承受一定沖擊載荷，選取深溝球軸承， 選 擇軸承代號 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)強度計算： d 30 npA? 式中： d— 計算截面處軸的直徑， 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，從節(jié)省材料、減少質(zhì)量的角度來說，各橫截面強度相等是最好，最理想青島理工大學琴島學院本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 20 的；從加工工藝的角度來說，軸的形狀卻是越簡單越好，簡單的軸制造時省工，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 ?? ?? 。大帶輪基準直徑 dd2=55mm，采用孔板式結(jié)構(gòu)，基準圖見零件工作圖。綜合考慮電動機和傳動裝置尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比，可見第 2 方案比較適合，則選 n=1500r/min 。系統(tǒng)工作時，圖像預(yù)處理模塊首先對原始的輸入圖像進行縮小、邊緣檢測、等預(yù)處理。 :兩個電機同時在現(xiàn)有速度基礎(chǔ)上減小一個數(shù)量級，實現(xiàn)減速。 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 。視覺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距和探障過程中易受可見光的影響，特別在一些光線較強以及環(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 動機器人的自主移動。因此我們 選擇 了此方案。優(yōu)點是可以在原地轉(zhuǎn)動；在不平的路面上性能穩(wěn)定，牽引力大。但步進電機并不能象普通的直流電機， 交流電機 在常規(guī)下使用。同步電動機主要用來發(fā)電。 步進電機適用于中、小型機床和速度精度要求不高的地方。 不能得到電機的較低轉(zhuǎn)速。 10．仿人和仿生技術(shù)：這是機器人技術(shù)發(fā)展的最高境界，目前僅在某些方面進行一些基礎(chǔ)研究 。 5．機器人遙控及監(jiān)控技術(shù)，機器人半自主和自主技術(shù)，多機器人和操作者之間的協(xié)調(diào)控制，通過網(wǎng)絡(luò)建立大范圍內(nèi)的機器人遙控系統(tǒng)，在有時延的情況下，建立預(yù)先顯示進行遙控等。主要研究內(nèi)容集中在以下 10 個方面： 青島理工大學琴島學院本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 4 1．工業(yè)機器人操作機結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計技術(shù)：探索新的高強度輕 質(zhì)材料，進一步提高負載 /自重比，同時機構(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智能機器人 ,拉開了第三代機 器人研發(fā)的序幕。人們試著在機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傳感器 ,托莫維奇和博尼 1962 年在世青島理工大學琴島學院本科畢業(yè)設(shè)計說明書（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 年則開始在機器人中加入視覺傳感系統(tǒng) ,并在 1965 年 ,幫助 MIT 推出了世界上第一個帶有視覺傳感器 ,能識別并定位積木的機器人系統(tǒng)。明斯基提出了他對智能機器的看法 :智能機器 能夠創(chuàng)建周圍環(huán)境的抽象模型 ,如果遇到問題 ,能夠從抽象模型中尋找解決方法 。 1942 年美國科幻巨匠阿西莫夫提出 機器人三定律 。它能按照人給的 “宏指令 ”自選或自編程序去適應(yīng)環(huán)境，并自動完成更為復(fù)雜的工作。比如說日本，戰(zhàn)后以后開始進行汽車的工業(yè)，那么這時候由于它人力的缺乏，它迫切需要一種機器人來進行大批量的制造，提高生產(chǎn)效率降低人的勞動 強度，這是從社會發(fā)展需求本身的一個需求。 ：控制部分采用 AT89C51 型號單片機進行接受命令和產(chǎn)生驅(qū)動信號，電機的驅(qū)動部分采用 L293D 控制芯片，芯片利用接受到的單片機發(fā)出的信號來控制電機的轉(zhuǎn)速。論文詳細地介紹了移動機器人 機械部分的結(jié)構(gòu) 設(shè)計 。 20 世紀 50 年代末，美國在機械手和操作機的基礎(chǔ)上，采用伺服機構(gòu)和自動控制等技術(shù)，研制出有通用性的獨立的工業(yè)用自動操作裝置，并將其稱為工業(yè)機器人； 60 年代初，美國研制成 功兩種工業(yè)機器人，并很快地在工業(yè)生產(chǎn)中得到應(yīng)用； 1969 年，美國通用汽車公司用 21 臺工業(yè)機器人組成了焊接轎車車身的自動生產(chǎn)線。工業(yè)機器人按執(zhí)行機構(gòu)運動的控制機能可分點位型和連續(xù)軌跡型。 1939 年美國紐約世博會上展出了西屋電氣公司 制造的家用機器人 Elektro。德沃爾制造出世界上第一臺可編程的機器人 ,并注冊了專利。由于英格伯格對工業(yè)機器人的研發(fā)和宣傳 ,他也被稱為 工業(yè)機器人之父 。美國興起研究第二代帶傳感器、 有感覺 的機器人 ,并向人工智能進發(fā)。 1978 年美國 Unimation 公司推出通用工業(yè)機器人 PUMA,這標志著工業(yè)機器人技術(shù)已經(jīng)完全成熟。 2021 年 6 月 ,微軟公司推出 MicrosoftRoboticsStudio,機器人模塊化、平臺統(tǒng)一化的趨勢越來越明顯 ,比爾 其研究熱點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。過去的研究在該領(lǐng)域幾乎是空白，因此該領(lǐng)域研究的進展將會引起機器人技術(shù)的一場革命，并且對社會進步和人類活動的各個方面產(chǎn)生不可估量的影響，微小型機器人技術(shù)的研究主要集中在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、運動方式、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。 帶動慣性負載能力差，一般需用齒輪減速裝置； 交流伺服電動機的多用于中小型數(shù)控機床。異步電動機按照定子相數(shù)的不同分為單項異步電動機、兩相異步電動機和三相異步電動機。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻 率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉(zhuǎn)過一個 步距腳 。優(yōu)點是在直道行駛速度較快、 方向和速度相互獨立。 方案 2： 采用 12V蓄電池為 直流電機 供電 ，將 12V 電壓降壓、穩(wěn)壓后給單片機系統(tǒng)和其他芯片供電。具有結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、壽命長等特點 。 超聲波傳感器應(yīng)用起來原理簡單，也很方便，成本也很低。 單片機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隨機存儲器 RAM、只讀存儲器 ROM、多種 I/O 口和中斷系統(tǒng)、定時器 /計時器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、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)成的一個小而完善的計算機系統(tǒng)。 單片機有 8位， 16位， 32 位等，這里的位指單片機 CPU每次處理能力 ,8位是指單片機一次可以計算 8 位數(shù)據(jù) ,16 位是指單片機一次可以計算 16 位數(shù)據(jù) ,依次類推，在此次設(shè)計中用 8位單片機完全可以完成對機器人的控制，另考慮經(jīng)濟等方面， 本次設(shè)計 選擇 8位單片機 . 控制器的軟件設(shè)計 在歸納了移動機器人各種運動行為的基礎(chǔ)上，我們 總結(jié)了機器人的如下運動方式 : :兩個電機啟動。 移動機器人的視覺系統(tǒng)設(shè)計方案 機器人的視覺系統(tǒng)一般包括硬件與軟件兩個部分 ,前者是系統(tǒng)的基礎(chǔ) ,后者主要包括實現(xiàn)圖像處理的基本算法以及一些實現(xiàn)人機交互的接口程序 . 基于計算機視覺的移動機器人導(dǎo)航實驗系統(tǒng)的 硬件 部分由計算機、攝像頭、 機器人地盤 組成。取 V帶傳動比 I’1=2~4，則總傳動比理時范圍為 I’a=6~24。 mm 傳動零件的設(shè)計計算 一 、 V 帶設(shè)計 外傳動帶選為 普通 V帶傳動 確定計算功率 Pca 1）、由表查得工作情況系數(shù) ?KA 2）、由式 wPKPAca ????? 選擇 V帶型號 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。 青島理工大學琴島學院本科畢業(yè)設(shè)計說明書（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，由結(jié)構(gòu)選取 mmd ? 2)確定軸的各段長度： ① 1l 此段裝有帶輪 mmdl )7~()2~()2~( ???? ，考慮實際情況取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)長度取 mml 24 ? ⑤ 5l 此段裝圓螺母和止動墊圈，取 mml ? ⑥ 6l 此段裝有軸承跟防塵環(huán)，取長度 mml ? ⑦ 7l 此段 安裝錘盤，根據(jù)錘盤長度選取 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)強度計算： d 30 npA? （ 32） 式中： d—計算截面處軸的直徑， 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，最大截面處的當量應(yīng)力σ 1=24MPa[σ 1]，符合條件。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)。 （ 8）定時器 TMR2 模塊：是一個 8 位寬的可編程的定時器，也可作為計數(shù)器使用，并且可以與捕捉 /比較 /脈寬調(diào)制 CCP 模塊配合實現(xiàn)捕捉和比較功能。 引腳的基本功能： OSC1（ 13 引腳）：時鐘振蕩器輸入 端，也是晶振連接端。 VSS（ 12， 31引腳）：接地端。 無刷直流電機（ BLDCM）是在有刷直流電動機的基礎(chǔ)上發(fā)展來的，但它的驅(qū)動電流是不折不扣的交流；無刷直流電機又可以分為無刷速率電機和無刷 力矩電機 。電動機的轉(zhuǎn)子上粘有已充磁的永磁體，為了檢測電動機轉(zhuǎn)子的極性，在電動機內(nèi)裝有位置傳感器。有青島理工大學琴島學院本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 29 時候把前一種叫直流無刷電機，后一種叫交流 伺服電機 ，確切地講是交流伺服電動機的一種。 直流無刷電機 無刷直流電機 由電動機主體和驅(qū)動器組成，是一種典型的機電一體化產(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 個輸入通道和 10 位分辨率的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用來將外部的各種模擬物理量變換為便于單片機內(nèi)部處理的數(shù)字量。 （ 2）端口 RB模塊：是一個具有 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) 青島理工大學琴島學院本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 27 4 機器人 控制系統(tǒng)的設(shè)計 與選型 單片機 PIC16F877 單片機是將中央處理器（ CPU）、隨機存儲器（ RAM）、只讀存儲器（ ROM）、定時器