【正文】 該器件采用抗干擾產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。其中EXT1 圖 319 近開關(guān)連接結(jié)構(gòu)圖 Fig319 The frame of approaching switch 己被超聲波測距系統(tǒng)使用。 2)距離計(jì)算與多路選通控制設(shè)計(jì) 障礙的距離由收發(fā)的時(shí)間間隔計(jì)算得到。 超聲波傳感器系統(tǒng)主要由超聲波發(fā)生電路、超聲波接收電路等模塊組成，整個(gè)系統(tǒng)主要是由主單片機(jī)來控制，從而完成超聲波信號的發(fā)射與接收。反之，如果兩電極間沒有外加電壓，當(dāng)共振板接收到超聲波時(shí)，將壓迫壓電晶片作振動，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號，這時(shí)它就成為超聲波接收器了。 OPTO為共陽接法。此種換 16 向方式叫做單脈沖方式。三個(gè)構(gòu)件中可任意固定一個(gè)，其余兩個(gè)一為主動一為從動，可實(shí)現(xiàn)減速或增速 (固定傳動比 )，也可以變換成兩個(gè)輸入一個(gè)輸出，組成差動傳動。當(dāng)繞組內(nèi)電流不變時(shí)，靜轉(zhuǎn)矩隨失調(diào)角在一個(gè)齒距角范圍內(nèi)變化一個(gè)周期，在近似分析中視矩角特性為正弦曲線。 (2)位移與輸入脈沖信號相對應(yīng)，步距誤差不長期積累。 內(nèi)部 RAM。于是我們選擇 ATMEL[8]公司 AT89 系列中經(jīng)濟(jì)低價(jià)的AT89C2051 產(chǎn)品，它與 MCS51 結(jié)構(gòu)基本一致，區(qū)別是減少了 P0 和 P2 端口，增加了一個(gè)模擬比較器。 4)主單片機(jī)和從單片機(jī)之間的串行通訊 串行數(shù)據(jù)通信是指數(shù)據(jù)以位為單位按先后順序傳送。具備串行設(shè)備接口； SPCE061A的結(jié)構(gòu)如圖 32所示。在主從式控制結(jié)構(gòu)中，有上下兩級計(jì)算機(jī)，其中上位機(jī)利用它的運(yùn)算能力和龐大的系統(tǒng)資源，如 :內(nèi)存容量，磁盤容量等等，完成坐標(biāo)變換、軌跡插補(bǔ) ，圖形仿真等功能，并把數(shù)據(jù)傳遞給下位機(jī) 。兩自由度云臺安裝在機(jī)械臂上，云臺上的攝像機(jī)可完成全方位圖像采集作業(yè)。這種未來的警用機(jī)器人雖不具備電影《機(jī)械戰(zhàn)警》中描述的智能和強(qiáng)大功能，但是對于執(zhí)行一些特殊任務(wù)卻具有非常重要作用，并將掀起一場警用和軍用器械革命。按控制體系結(jié)構(gòu)分，可分為功能式 (水平 )結(jié)構(gòu)機(jī)器人、行為 (垂直 )結(jié)構(gòu)機(jī)器人和混合式機(jī)器人 。機(jī)器人從爬行到學(xué)會直立行走，僅僅用了 20 年，而人類的這一過程則經(jīng)歷了上百萬年?，F(xiàn)在全世界有近 100 萬臺機(jī)器人，銷售額每年增長 20%以上，機(jī)器人技術(shù)和工業(yè)得到了前所未有的飛速發(fā)展。按功能和用途來分，可分為醫(yī)療機(jī)器人、軍用機(jī)器人、助殘機(jī)器人、清潔機(jī)器人等 。這種新型警用機(jī)器人不但能像其他普通機(jī)器人那樣，處理那些對于人類來說危險(xiǎn)過大或無法處理的緊急情況，如拆除爆炸物等。圖 21為履帶式移動機(jī)器人的運(yùn)動機(jī)構(gòu)簡圖。下位機(jī)完成各個(gè)關(guān)節(jié)的位置 6 控制，并把相關(guān)的數(shù)據(jù)傳送給上位機(jī)。 7 主單片機(jī)的作用是根據(jù)遙控計(jì)算機(jī)的命令，控制各從單片機(jī)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)各從單 片機(jī)對步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動的控制。由于每一瞬間只傳送一位數(shù)據(jù)，需要的傳送線路少，成本低，是各種數(shù)據(jù)設(shè)備之間特別是遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕绞?。它?zhí)行速度快，有良好的性能價(jià)格比，因而得到越來越廣泛的應(yīng)用。 因此可 以組成結(jié)構(gòu)較為簡單而又具有一定精度的開環(huán)控制系統(tǒng)，也可以在要求更高精度時(shí)組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。 最大靜轉(zhuǎn)矩 T：即矩角特性上最大電磁轉(zhuǎn)矩值。諧波減速器與一般的齒輪等減速器相比較具有顯著的優(yōu)點(diǎn) :單級傳動比大，且范圍廣，精度高，空回小，承載能力大，效率高，體積小，重量輕，傳動平穩(wěn)，噪聲小，可向密封空間傳遞動力。另外還有一種雙脈沖換向方式 :驅(qū)動器接受兩路脈沖信號 (一般標(biāo)注為 CW和 CCW )，當(dāng)其中一路 (如 CW)有脈沖信號時(shí)，電機(jī)正向運(yùn)行，當(dāng)另一路 (如 CCW)有脈沖信號時(shí)，電機(jī)反向運(yùn)行。驅(qū)動器的 A、A、 B、 B分別于步進(jìn)電機(jī)的 A、 B、 C、 D端連接，實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的控制。超聲波發(fā)射器向某 一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時(shí)刻的同時(shí)開始計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回，超聲波接收器收到反射波就立即停止計(jì)時(shí)。另外本系統(tǒng)設(shè)有接近開關(guān)，接近開關(guān)的觸發(fā)響應(yīng)及發(fā)出移動機(jī)器人緊急停車信號、控制通訊等功能也都是通過主單片機(jī) SPCE061A 來完成的在移動機(jī)器人中，為了對環(huán) 境有充分的了解，獲取足夠的環(huán)境信息，建立有效的環(huán)境模型，單個(gè)傳感器不足以完成機(jī)器人對環(huán)境的感知，必須采用多個(gè)傳感器組成機(jī)器人的感知系統(tǒng)。超聲波從發(fā)射到接收間隔時(shí)間的測定是由主單片機(jī)內(nèi)部的計(jì)數(shù)器來完成的。還有四個(gè)接近開關(guān)，需要四個(gè)中斷。另外，由于采用了低發(fā)射功率、高靈敏度設(shè)計(jì)，因而可滿足無線管制的要求且無需使用許可證，采用目前低功率無線數(shù)傳的高科技技術(shù)。無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊采用基于 nRF401無線通信單片機(jī)的 PTR2020微小型、低功耗、高速率 19. 2K無線收發(fā)數(shù)傳 MODEM。兩條外部中斷請求輸人線用于輸入兩個(gè)外部中斷源的中斷請求信號，外部中斷是以負(fù)跳沿觸發(fā)方式來輸人中斷請求信號的。我們的系統(tǒng)最大測距范圍為 4m，脈沖時(shí)間間隔為，實(shí)際我們?nèi)?。因此選用的超聲換能器是收發(fā)一體型的 EFR240RSC，它性價(jià)比高，體積小，工作頻率 40kHz，使用溫度 40～ +80℃ ，防塵、防水，測距范圍 0. 2～ 5m。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí)，壓電晶片將會發(fā)生共振，并帶動共振板振動，便產(chǎn)生超聲波。而驅(qū)動 圖 315 從單片機(jī)控制結(jié)構(gòu)圖 Fig315 The controlling circuit of subsidiary SCM 器的 FREE口為脫機(jī)模式此處不用，故懸空。比如說，此信號為高電平時(shí)電機(jī)為順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，此信號為低電平時(shí)電機(jī)則為反方向逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。諧波傳動包括三個(gè)基本構(gòu)件，波發(fā)生器、柔輪、 剛輪。靜轉(zhuǎn)矩是指步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子靜止時(shí)，控制繞組通以直流電，由失調(diào)角 (定轉(zhuǎn)子齒中心線間夾角 )的存在而引起的電磁轉(zhuǎn)矩。簡而一言之，轉(zhuǎn)子運(yùn)動的速度主要取決于脈沖信號的頻率，而轉(zhuǎn)子運(yùn)動的總位移量取決于總的脈沖個(gè)數(shù)。時(shí)鐘頻率 024Hz 。從系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性考慮，如果從單片機(jī)仍選用 16 位單片機(jī)，那么系統(tǒng)浪費(fèi)是很大的。連接電路如圖 36所示[6]。 隨著計(jì)算 圖 31移動機(jī)器人的微控器系統(tǒng)框圖 Fig31 The frame of the controlling system of mobile robot 機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和機(jī)器人控制要求的不斷提高，逐漸出現(xiàn)了主從控制方式和分布式控制方式。因此五自由度機(jī)械臂安裝在二自由度履帶車上，機(jī)械臂共有七個(gè)自由度，可完成任何類型的手臂作業(yè)。研究和發(fā)展我國的月球探測移動機(jī)器人技術(shù)，不但對于我國在激烈的空間技術(shù)和資源競爭中取得有利地位具有關(guān)鍵意義，同時(shí)也包括移動機(jī)器人導(dǎo)航控制在內(nèi)的相關(guān) 技術(shù)有巨大的促進(jìn)作用意大利陸軍針對 “機(jī)器人警察 ”進(jìn)行了研究，目前己經(jīng)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)的制造階段。按移動方式來分，可分為輪式移動機(jī)器人、步行移動機(jī)器人、蛇行機(jī)器人、履帶式移動機(jī)器人、爬行機(jī)器人等 。 參考文獻(xiàn) .................................................................................................. 48 附錄 A譯文 .............................................................................................. 49 附錄 B外文文獻(xiàn) ...................................................................................... 58 前言 機(jī)器人的誕生和機(jī)器人學(xué)的建立和發(fā)展是 20 世紀(jì)自動控制最具有說服 力的成就，是 20 世紀(jì)人類科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的重大成果。機(jī)器人已經(jīng)能夠使用工具，能看，能聽，能說，并且開始能進(jìn)行一些決策和思考的智能行為，其應(yīng)用也從傳統(tǒng)的加工制造業(yè)逐漸擴(kuò)展到海軍、海洋探測、宇宙探索等領(lǐng)域，并開始進(jìn)入家庭和服務(wù)行業(yè)。按作業(yè)空間來分，可分為陸地移動機(jī)器人、水下機(jī)器人、無人飛機(jī)和空間機(jī)器人。同時(shí)，由于其研制目標(biāo)是 “高科技戰(zhàn)斗機(jī)器 ”，裝備強(qiáng)大的火力使其未來的軍事用途前景也十分廣闊。 圖 21履帶式移機(jī)人的運(yùn)動機(jī)構(gòu)簡圖 Fig21 The simple chart of motorial framework of Track Robot 履帶式移動機(jī)器人的控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 該機(jī)器人的體系結(jié)構(gòu)采用模塊化結(jié)構(gòu)，各個(gè)模塊都是相對獨(dú)立的運(yùn)行，協(xié)調(diào) 4 工作，其硬件總體框圖如圖 22所示。當(dāng)前投入使用的移動機(jī)器人控制系統(tǒng)廣泛采用分布式控制結(jié)構(gòu)。同時(shí)主單片機(jī)還處理傳感器采集到的各種信息并把 遙控計(jì)算機(jī)所需要的相關(guān)信息傳輸?shù)竭b控計(jì)算機(jī)。實(shí)現(xiàn)串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞街饕腥N，移位寄存器方式、異步串行方 9 式和同步串行方式。 AT89C2051的機(jī)構(gòu)引腳圖如圖 39。兩個(gè)外部中斷源 。 (3)可以用數(shù)字信號直接進(jìn)行開環(huán)控制，整個(gè)結(jié)構(gòu)簡單廉價(jià)。它的值取決于繞組內(nèi)電流的 14 值及通電相數(shù)。 3)行程開關(guān)的設(shè)計(jì) 15 履帶式移動機(jī)器人五自由度機(jī)械臂各關(guān)節(jié)的極限檢測是由行程開關(guān)實(shí)現(xiàn)的。 步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成直線或角位移的執(zhí)行元件，它不能直