【文章內(nèi)容簡介】 結(jié)果，再現(xiàn)出種動(dòng)作，例如點(diǎn)焊機(jī)器人，它只要首次完成點(diǎn)焊示教，以后便重復(fù)這種工作，但是其不能感知外界環(huán)境，所以此種機(jī)器人不能獨(dú)自判斷用力大小工件是否存在以及焊點(diǎn)的好壞，因此第一代機(jī)器人存在很多缺陷。自 20 世紀(jì) 70 年代末期，第二代機(jī)器人的研究相繼開始，稱作帶感覺的機(jī)器人，這種帶感覺的機(jī)器人能模仿人類的某些感覺，如力度的大小、觸碰、滑落、視覺成像、聽力和人進(jìn)行相類比，有了這些基礎(chǔ)感知能力，當(dāng)機(jī)器人抓一個(gè)物體的時(shí)候，它實(shí)時(shí)用力大小就能感覺出來，亦能夠通過視覺成像，去感受和識(shí)別它的形狀、大小、顏色。拿一只雞蛋，其能通過特種觸覺實(shí)時(shí)測算力矩和滑動(dòng)的情況。第三代機(jī)器人，是現(xiàn)代對(duì)機(jī)器人研究中所要攀登的最高階段，稱為智能機(jī)器人，此種機(jī)器人可人工聲控，只需下達(dá)命令機(jī)器人就能以特種方式完成任務(wù)，也就是其能自主思考將要如何完成任務(wù)。能像人一樣去思考一件事情該怎么去做，該不該做，此種概念型機(jī)器人還局限在某些領(lǐng)域內(nèi)能夠達(dá)到這種智能水平，完全具備像人腦這樣的思維境界的機(jī)器人還不存在，但是我們相信科技的發(fā)展進(jìn)步，更多智能概念的豐富，將會(huì)向著這種概念型機(jī)器人無限趨近。 。 對(duì)于工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)可分為三部分：執(zhí)行部件、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)包括決策、策略構(gòu)思和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。決策層可實(shí)時(shí)識(shí)別環(huán)境，構(gòu)建模型概念，將將要執(zhí)行的任務(wù)分割成最基礎(chǔ)動(dòng)作序列；策略層將基本動(dòng)作轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)節(jié)坐標(biāo)協(xié)調(diào)變化的規(guī)律，分配給各關(guān)節(jié)的伺服系統(tǒng)；執(zhí)行機(jī)構(gòu)將某種特定序列及坐標(biāo)變化規(guī)律分配給不同的關(guān)節(jié)伺服系統(tǒng)。一般對(duì)機(jī)器人的研究有對(duì)機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)中平穩(wěn)性的研究；有在復(fù)雜環(huán)境下自主運(yùn)行及自我診斷的研究；有對(duì)機(jī)器人在不同環(huán)境下的通訊能力的研究；還有對(duì)機(jī)器人小型化甚至微型化的研究。本設(shè)計(jì)的是一種基于單片機(jī)最小系統(tǒng)的輪式移動(dòng)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。此系統(tǒng)選用 STC89C52 單片機(jī)為核心，通過其產(chǎn)生的 PWM 信號(hào)控制驅(qū)動(dòng)芯片；系統(tǒng)連接完成，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的起停調(diào)速控制。因此我們需要研究驅(qū)動(dòng)電路的控制原理安徽三聯(lián)學(xué)院畢業(yè)論文2以及實(shí)現(xiàn)方法，了解何為 PWM 及其產(chǎn)生方法、工作原理，單片機(jī)對(duì)機(jī)器人的控制原理，控制算法，討論使用何種電源。了解機(jī)器人的電源分配、穩(wěn)壓、電路保護(hù)方法，選擇合適的電機(jī)種類為其動(dòng)力裝置，保障機(jī)器人的靈活性。2 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)及論證依據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容的要求可知此系統(tǒng)輸入變量多，系統(tǒng)控制復(fù)雜，因此可草擬兩種設(shè)計(jì)構(gòu)思進(jìn)行整體比較論證，論點(diǎn)如下：方案一：選用一片 CPLD（如 EPM7128LC8415）作為系統(tǒng)的核心部件，實(shí)現(xiàn)控制與處理的功能。CPLD 運(yùn)算速度快、編程較為簡單、可用資源頗為豐富、開發(fā)實(shí)現(xiàn)周期短等優(yōu)點(diǎn)，編程可用 VHDL 語言。但 CPLD 在控制上不如單片機(jī)，其運(yùn)算速度極快，機(jī)器人的運(yùn)轉(zhuǎn)速度不需要很高，所以其整個(gè)系統(tǒng)不需要過高的信息處理能力，按照此種要求，MCU 就足能完成處理任務(wù)。所以此種方案會(huì)給控制問題帶來很多不必要的麻煩，不優(yōu)先考慮此種構(gòu)思。方案二：以單片機(jī)為系統(tǒng)核心，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行中的機(jī)器人實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集處理，達(dá)到需要的性能指標(biāo)。實(shí)際上此系統(tǒng)關(guān)鍵是要對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)，重點(diǎn)放在這上面的話，不難發(fā)現(xiàn)單片機(jī)具有很大的優(yōu)勢，控制簡單快捷，這樣一來，資源極其豐富、控制能力極強(qiáng)以及可位尋址的優(yōu)點(diǎn)顯露無疑。因此此種構(gòu)思較為理想此設(shè)計(jì)內(nèi)容具有如下特點(diǎn)：開關(guān)量輸入量多，系統(tǒng)控制較為復(fù)雜，因此不宜使用精簡版的點(diǎn)數(shù)極少的單片機(jī)。為此可選用 STC89C52 單片機(jī)作為系統(tǒng)的核心，因?yàn)槠渚哂泻軓?qiáng)的位操作功能，輸入輸出口也可四線位尋址，此系列單片機(jī)擁有 8K 可用資源，足以滿足系統(tǒng)要求，其次 51 單片機(jī)低廉的價(jià)格也是其不可掩埋的優(yōu)勢。兩種方案對(duì)比中選擇 51 系列單片機(jī)更適合此系統(tǒng)，故決定采用 STC89C52為此設(shè)計(jì)的核心處理器。方案一：安徽三聯(lián)學(xué)院畢業(yè)論文3用繼電器控制電機(jī)的運(yùn)行和停止,利用開關(guān)檔的切換控制小車的速度，這樣設(shè)計(jì)出來的電路極為簡單易懂容易實(shí)現(xiàn),但是長時(shí)間的高頻率的開關(guān)降低了繼電器的使用壽命，而且繼電器響應(yīng)時(shí)間慢可靠性不高。方案二：電機(jī)速度和運(yùn)行狀態(tài)的調(diào)節(jié)可使用電阻網(wǎng)絡(luò)或者數(shù)字電位器。關(guān)鍵在于電阻網(wǎng)絡(luò)不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)速，可靠性不高，性能指標(biāo)不易實(shí)現(xiàn)。數(shù)字電位器價(jià)格代價(jià)過高，在此系統(tǒng)使用不夠理想。電機(jī)阻值較小且電流又比較大，效率很低難以實(shí)現(xiàn)分壓。方案三：直流電動(dòng)機(jī)的控制可用功率三極管。由達(dá)林管可組成 H 型橋式電路，線性驅(qū)動(dòng)電路不僅電路和原理簡單而且其具有較強(qiáng)的加速能力，采用此種 H 橋電路只要工作在占空比可調(diào)的狀態(tài)便可實(shí)時(shí)精確調(diào)節(jié)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，而且此電路運(yùn)行效率可觀，調(diào)節(jié)精度高，控制簡單穩(wěn)定性好，是很常用的 PWM 調(diào)速技術(shù)。根據(jù)以上分析，此系統(tǒng)可選用 L298N 電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。此種機(jī)器人要求機(jī)械系統(tǒng)穩(wěn)定，運(yùn)動(dòng)靈活簡單，可采用兩輪式前驅(qū)方式，兩輪各由一部直流電機(jī)帶動(dòng)，利用前兩輪差速控制其轉(zhuǎn)向，后輪可采用雙輪亦可采用萬向輪從動(dòng)，亦起到支撐作用使整個(gè)硬件系統(tǒng)穩(wěn)定平衡。由于機(jī)器人裝有兩個(gè)電機(jī)、電池包、電路板等電子器件，使整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)較重，為了能輕松完成機(jī)器人的啟動(dòng)，平穩(wěn)運(yùn)行，可在電機(jī)和輪軸之間裝上三級(jí)調(diào)速齒輪?？蓪㈦姵匕惭b在整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的前方，保證整體重心較低，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，也增加了前輪的抓地能力，不會(huì)因?yàn)榇蚧瓜到y(tǒng)失控。用兩塊分別為 6V 和 12V 的電池包分別為電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)芯片供電，既保證了的可持續(xù)性，又可保證芯片的不受電機(jī)波動(dòng)對(duì)電流的影響。安徽三聯(lián)學(xué)院畢業(yè)論文43主要零部件及技術(shù)分析STC89C52 具有一個(gè) 8K 的只讀存儲(chǔ)器，且可編程可擦除，性能很高，通常簡稱為單片機(jī)。此種單片機(jī)制造技術(shù)先進(jìn)，價(jià)格低廉，并且兼容于 MCS51 指令集和輸出管腳。圖 1 STC89C52 實(shí) 物 圖圖 2 STC89C52 引 腳 圖安徽三聯(lián)學(xué)院畢業(yè)論文5 時(shí)鐘電路STC89C52 單片機(jī)有兩種時(shí)鐘產(chǎn)生方式，其內(nèi)部振蕩器是有兩只反向放大器構(gòu)成。采用內(nèi)部方式產(chǎn)生震蕩時(shí)只需外界定時(shí)原件便可在內(nèi)部產(chǎn)生自激震蕩。采用外部時(shí)鐘電路時(shí)只需保證脈沖寬度即可，正常采用 12MHz 一下方波信號(hào)。復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。執(zhí)行此復(fù)位操作可將 PC 值置 0。當(dāng)進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)將進(jìn)行正常情況下的初始化，如果出現(xiàn)系統(tǒng)鎖死時(shí)也可手動(dòng)按鍵復(fù)位重啟。復(fù)位操作也會(huì)對(duì)其他寄存器產(chǎn)生影響，其復(fù)位值如下表所示。表 1寄存器 復(fù)位狀態(tài) 寄存器 復(fù)位狀態(tài)PC 0000H TCON 00HACC 00H TL0 00HPSW 00H TH0 00HSP 07H TL1 00HDPTR 0000H TH1 00HP0P3 FFH SCON 00HIP XX000000B SBUF 不確定IE 0X000000B PCON 0XXX0000BTMOD 00HRST 引腳是復(fù)位信號(hào)的輸