【正文】 目前，機器視覺系統(tǒng)在圖像處理方面多采用封裝式圖像處理方法，把圖像傳感與處理分成獨立的兩個部分。 VDD（ 11， 32 引腳）：正電源端。 （ 9） EEPROM 數(shù)據(jù)存儲模塊：是 256 8 的電可擦寫的存儲器，儲存的內容掉電也不會丟失。 在本次設計中，考慮到滿足使用要求，從經(jīng)濟性上考慮，決定選用凸緣聯(lián)軸器。 這類聯(lián)軸器能傳遞很大的轉矩，并允許有較大的偏移量，安裝精度要求不高，常用于重型機械中。 滾動軸承一般由內圈、外圈、滾動體和保持架四部分組成。 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 17 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力 取安全系數(shù) ?HS ? ? 2111 /58 2 mmNZS NHH L im bH ?? ?? (327) ? ? 222l im2 / mmNZS NH bhH ?? ?? （ 2） 計算齒輪參數(shù) 1) 求小齒輪分度圓直徑 td1 ,代入 ? ?H? 中較小的值 mmd t ) (561 3 21 ????? 2) 圓周速度 smndv t / 11 ?? ????? ? (328) 3) 計算齒寬 mmddb t ????? ? (329) 4) mmzdm tt 5 1 ?? (330) mmmh t ?? (331) ??hb (332) 5) 計算載荷系數(shù) 根據(jù) v=,8 級精度 ,由圖 931 得動載荷系數(shù) ?vK 直齒輪 ,假設 mNbFK tA /100/ ? ,由表 98查得 ?? FaHa KK 由表 97 查得使用系數(shù) 1?AK ,由表 99 查得 ??HK ,由表 932 查得 ??FK ?????? ?? HVA KKKKK (333) 6) 按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 , mmKKdd tt ?? (334) 7) 計算模數(shù) m mmzdm ?? (335) 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 18 ? ?3 211 )(2FSaFadYYzKTm ??? (336) (1) 確定公式內的各項參數(shù)數(shù)值 1) 查圖得大小齒輪的疲勞極限： M P aM P a FEFE 380,500 21 ?? ?? 2) 查得抗彎疲勞壽命系數(shù) : , 21 ?? FNFN KK 。 傳動裝置總傳動比 i = 15 對于圓錐 圓柱齒輪減速器，為使大圓錐齒輪直徑不致過大，高速級圓錐齒輪傳動比可取 ii ? ，且 i 1 3? ，此處 i 為減速器總傳動比。其次利用 計算機計算并 提取出對機器人有用的路徑信息。 ]2[ 單片機又稱單片微控制器 ,它不是完成某一個邏輯功能的芯片 ,而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。 方案二： 使用 超聲波傳感器 導航 使用超聲波傳感器導航 超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。 最終方案：履帶結構能適應更 為復雜的環(huán)境，本次設計選用履帶式結構 方案 1：采用 可充電動力電池組。 CASIA1 是中科院自動化所研制的集多種傳感器、視覺、語音識別與會話功能于一體的智能移動機器人。 CART 每移動 1米，就停下來通過攝像機的圖片對環(huán)境進行分析 ，規(guī)劃下一步的運行路徑。它實現(xiàn)了工業(yè)的完全自動化，從機械加工到零件的裝配，甚至連工藝的設計都由工業(yè)機器人完成。 1968 年 ， 美國斯坦福研究所公布 了 他們研發(fā)成功的機器人 Shakey，該機器人 能 夠 根據(jù)人的指令 通過 視覺傳感器發(fā)現(xiàn)并抓取積木 ,標志著 第一臺智能機器人 的誕生，同時也揭開了移動機器人研究的序幕。隨著機器人技術和人工智能技術的發(fā)展，如何讓多個機器人相互協(xié)調、配合來共同的研究和實驗模型，足球機器人系統(tǒng)是一個多學科交叉的前沿領域，它涉及到機器人學、智能控制技術、通信技術、計算機技術、傳感器技術、圖像處理和人工智能等方向，正在成為國內外許多大學研究、比賽和交流的公共實驗平臺。它的歷史可以追溯到 20世紀六十年代。隨著人們生活水平的提高，人類對機器人的功能也提出了更高的要求，越來越多的移動機器人已經(jīng)走入了我們的生活，在家里，服務型的室內機器人可以從事清潔衛(wèi)生、園藝、垃圾處理、家庭護理與服務等作業(yè)；在醫(yī)院，移動機器人可以從事手術、化驗、助殘、導盲、運輸、康復及病人護理等作業(yè)；在商場和旅游中，導購機器人、導游機器人和表演機器人都使得人類生活變得豐富多彩。采用了攝像機，激光測距儀以及觸覺傳感器。在 863 專項支持下，清華大學開發(fā)了多功能室外智能 移動機器人實驗平臺、上海交通大學研制了移動機構試驗平臺以及 FrontierITM 等。 方案 2 履帶結構是 兩個電機分別驅動兩條履帶。 方案一：使用紅外傳感器導航 任何物質，只要它本身具有一定的溫度（高于絕對零度），都能輻射紅外線。 PLC 和單片機雖然都是控制器，廣泛的應用在控制系統(tǒng)中，但是它們依 然具有不同，他們的區(qū)別為： 大部分用在較大型的設備上。軟件分為 兩 部分，即圖像處理和機器人運動控制。傳動裝置位于原動機和工作機之間，用來傳遞運動和動力，并可以改變轉速、轉矩的大小或運動形式，以適應工作機功能的要求。.711。 確定軸的最小直徑 選取軸的材料為 45 鋼，調質處理。 （ 4） 齒式聯(lián)軸器 齒形聯(lián)軸器由兩個帶有內齒及凸緣的外套和兩個帶有外齒的內套筒組成。工作溫度范圍為 35～ +80176。 （ 6）定時器 TMR0 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。 RD0～ RD7（ 19～ 22， 27～ 30 引腳）： RD 是一個輸入 /輸出可編程的雙向端口。 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 25 這種電動機的機械特性和調節(jié)特性的線性度好，調速范圍廣，壽命長，維護方便噪聲小，不存在因電刷而引起的一系列問題，所以這種電動機在控制系統(tǒng)中有很大的應用潛力。本章從各個方面對這些圖像處理技術進行了分析和比較，提出最優(yōu)的圖像處理方法，保證機器人在導航中能夠有效、準確、實時地為視覺 算法提供特征信息，并根據(jù)這些特征信息實現(xiàn)機器人的自主移動。早在上世紀誕生電機的時候，產(chǎn)生的實用性電機就是無刷形式，即交流鼠籠式異步電動機，這種電動機得到了廣泛的應用。輸入捕捉功能可以用于測量信號周期、頻率、脈沖等；輸出比較功能可以用于生產(chǎn)寬度不同的正負方波脈沖信號，以驅動可控硅、續(xù)電器等；脈寬調制輸出功能用來產(chǎn)生周期和脈沖可調的周期性方波信號，以驅動可驅動可控硅、步進電機等。本科畢業(yè)設計說明書（論文） 23 存儲器按工作方式可分為、隨機存儲器（ RAM）和只讀存儲器（ ROM）。這類 聯(lián)軸器目前應用很廣，品種亦愈來愈多。當滾動軸承受純軸向載荷時，一般選用推力軸承；當滾動軸承受純徑向載荷時，一般選用深溝球軸承或短圓柱滾子軸承；當滾動軸承受純徑向載荷的同時，還有不大的軸向載荷時，可選用深溝球軸承、角接觸球軸承、圓錐滾子軸承及調心球或調心滾子軸承；當軸向載荷較大時，可選用接觸角較大的角接觸球軸承及圓錐滾子軸承，或者選用向心軸承和推力軸承組合在一起，這在極高軸向載荷或特別要求有較大軸向剛性時尤為適宜 。 大端分度圓直徑： mmd 141 ? mmd 412 ? 節(jié)錐頂距 mmudR 2 ??? 節(jié)圓錐角 ?? ?? 大端齒頂圓直徑 151?ad ?ad 齒數(shù) 231?z ， 692?z 模數(shù) m= 齒圓柱齒輪 精度 8 級，小齒輪材料為 40Cr（調質），硬度為 280HBS,大齒輪材料 45 鋼（調質），硬度為 240HBS,兩者材料硬度相差 40HBS。 1．選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) （ 1） 按傳動方案，選用直齒圓錐齒輪傳動，齒形制 JB11060,齒形角020?? ，齒頂高系數(shù)好 h*a =1，頂隙系數(shù) c *? ，不變位。本科畢業(yè)設計說明書（論文） 10 3 視覺移動機器人方案的確定 電動機的確定 從機器人是實際運動出發(fā)考慮，機器人的速度不能太快，否則會造成控制部分來不及處理和 發(fā)送信號，電機不能及時做出反應，機器人在行進的過程中不能實現(xiàn)避障功能，碰撞到障礙物而損壞的情況。它的體積小、質量輕、為學習、應用和開發(fā)提供了便利條件 ，同時單片機的成本本科畢業(yè)設計說明書（論文） 8 比 PLC 略微低廉，綜合考慮本次設計選擇單片機控制。超聲波碰到雜質或分界面會產(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。動力電池組具有較強的電流驅動能力及穩(wěn)定的電壓輸出性能，經(jīng)測試在用此種供電方式下，單片機和傳感器工作穩(wěn)定，本科畢業(yè)設計說明書（論文） 6 直流電機工作良好，且電池體積較小、可以充電、能夠重復利用等，能夠滿足系統(tǒng)的要求。 這一系列的成就推動了我國移動機器人技術的發(fā)展，縮短了與國外先進水平的差距，而且在某些領域也取得了國際領先的成果，己經(jīng)成為我國機器人應用的一個突出領域。 由于計算機的運行速度、傳感器感知能力的限制，這些移動機器人的實時控制性能不佳。綜上所述，我國對移動機器人的研究面臨著很大的挑戰(zhàn)，必須加大對機器人的開發(fā)與應用才能走在時代的前列。聯(lián)合國標準化組織采納了美國機器人協(xié)會給機器人下的定義： “機器人是 一種可編程和多功能的，用來搬運材料、零件、工具的操 作機；或是為了執(zhí)行不同的任務而具有可改變和可編程動作的專門系統(tǒng)。能使機器人在未知的環(huán)境下，通過自身傳感器測量周圍環(huán)境數(shù)據(jù)，逐漸估計自身位置和運動狀況，并把信號反饋到單片機，使單片機按照預定的工作模式控制小車的運動控制。 動力源的論證與選擇 .................. 錯誤 !未定義書簽。本科畢業(yè)設計說明書（論文） 2 因此移動機器人的研究涉及到的學科包括：機械加工技術、傳感器技術、信息處理技術、通信技術、自動控制技術、電子技術、機器視覺技術、圖像處理技術、網(wǎng)絡技術以及計算機技術等等，所以移動機器人技術的發(fā)展使得各門科學技術都得到了長遠的進步與發(fā)展，是科學技術不斷發(fā)展的有力途徑和工具。 1970 年前蘇聯(lián)月球 17 號探測器把世界第一個無人駕駛的月球車送去月球，月球車行駛 公里，考察了 8 萬平方米的月面。 在國家“十五” 863 計劃中，展開了一系列的有關智能機器人方面的研究。 方案 1：輪式機構 ]5[ 方案 2：履帶式結構 優(yōu)缺點的比較： 方案 1 輪式結構 是一個馬達作為動力，通過變速箱驅動后輪；另一個馬達轉動導向輪來決定行駛方向。 方案 2齒輪傳動是利用兩齒輪的輪齒相互嚙合傳遞動力和運動的機械傳動。它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)與算術操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字 或模擬式輸入 /輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。 這些運動覆蓋了差動輪式移動系統(tǒng)的所有基本動作，通過一系列電機控制的組合就可以靈活地控制機器人完成它所能夠做到的任何動作。因此，應綜合考慮電動機及傳動裝置的尺寸、重量、價格，分析比較，選出合適的電動機轉速。5min。 通過如果減速器輸入軸通過聯(lián)軸器與電動機軸相聯(lián)接，則外伸段軸徑與電動機軸徑不得相差很大，否則難以選擇合適的聯(lián)軸器，也就是說，減速器輸入軸軸端直徑和電動機軸直徑必須在所選取聯(lián)軸器轂孔最大與最小直徑允許范圍內。 （ 3） 滑塊聯(lián)軸器 滑塊聯(lián)軸器是由兩個帶凹槽的半聯(lián)軸器和一個方形滑塊組成，滑塊材料通常為夾布鉸木制成。為了便于裝配，有時將輪胎開出徑向切口，但這時承載能力要顯著降低。 （ 3）端口 RC 模塊：是一個具有 8 條引腳的輸入 /輸出可編程的端口。 RA0～ RA5（ 27 引腳）： RA 是一個輸入 /輸出可編程的雙向 5 線端口。 無刷直流電機為了減少轉動慣量，通常采用 “細長 ”的結構。 CCD 傳感器 中每一行中每一個象素的電荷數(shù)據(jù)都會依次傳送到下一個 像 素中，由最底端部分輸出，再經(jīng)由傳感器邊緣的放大器進行放大輸出；而 在 CMOS傳感器中，每個象素都會鄰接一個放大器及 A/D 轉換電路，用類似內存電路的方式將數(shù)據(jù)輸出。這種新型無刷電機稱為電子換向式直流電機，它克服了第 一代無刷電機的缺陷。 （ 14）并行從動端口 PSP 模塊