服務(wù)型機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀與前景(編輯修改稿)
2024-08-26 07:04 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 功耗、接口豐富和體積小等優(yōu)良特性，適合服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)使用。紅外模塊選用 DC12V 四路紅外遙控收發(fā)器，該收發(fā)器有四組，共十二個(gè)接口。 當(dāng)按動(dòng)紅外發(fā)射器，有信號(hào)輸入時(shí)，輸出口輸出常開口接入的電壓。該發(fā)射器性能穩(wěn)定，使用簡(jiǎn)單。電機(jī)驅(qū)動(dòng)采用 L298N 芯片，L298N 具有體積小、操作電壓范圍大、抗干擾能力強(qiáng)、配備了散熱片、輸出電流大等性能，并且可以同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)電機(jī)。可通過改變 PWM 波形的占空比控制電機(jī)轉(zhuǎn)速， 還可控制電機(jī)轉(zhuǎn)向。光電編碼器的輸出是兩路相位不同的脈沖信號(hào)，據(jù)此可判斷電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。超聲測(cè)距模塊結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 體積小， 檢測(cè)距離為1．0cm～500．0cm（精確到 mm）。 在測(cè)距范圍、精度及功耗方面符合要求。 出于對(duì)移動(dòng)機(jī)器人工作環(huán)境的分析， 采用將三個(gè)超聲模塊放置在移動(dòng)機(jī)器人本體的前部，且兩兩夾角均為 45176。，避免了超聲模塊之間的相互干擾。機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)器人平臺(tái)由電動(dòng)機(jī)、減速箱、驅(qū)動(dòng)器和光電編碼器組成。 兩臺(tái)電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)左右輪為機(jī)器人提供動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)器對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向進(jìn)行控制，并通過光電編碼器對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和位置的反饋進(jìn)行不斷地調(diào)整，它們共同組成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)?；跈C(jī)器人尺寸、重量和功耗等各方面的考慮，機(jī)器人采用雙電機(jī)的差動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式。 電機(jī)為恒定勵(lì)磁磁通的空心杯直流減速電機(jī)。 電機(jī)部分還包括減速齒輪箱， 用來降低輸出的轉(zhuǎn)速， 同時(shí)增大輸出力矩。電機(jī)的另一端連有光電編碼器，實(shí)時(shí)進(jìn)行位置和速度的檢測(cè)。系統(tǒng)選用容量為 4．0Ah 的鉛酸（LEAD－ACID）6V 可充電電池，能夠連續(xù)使用超過 8 小時(shí)。 考慮到電機(jī)的正常工作電壓為 12V，使用 2 節(jié)上述電池串聯(lián)直接給電機(jī)供電。 另接出兩路通過 LM2575 轉(zhuǎn)換成 5V恒定電壓分別為驅(qū)動(dòng)芯片 L298N 和 ARM 板供電。該機(jī)器人采用了履帶差動(dòng)轉(zhuǎn)向方式。 履帶式具有支撐面積大、接地比壓小、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、不易傾倒、不易打滑、牽引附著性能好等優(yōu)點(diǎn)。每條履帶由單個(gè)驅(qū)動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)，通過分別控制左、右履帶的速度完成各種基本動(dòng)作。車輪為鋁制齒形輪，并將車輪適度鏤空以減輕重量[3]。通過傳感器來感知外部環(huán)境獲得環(huán)境信息，采用模糊邏輯的方法對(duì)機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制，再通過無線通信模塊實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航控制，更好地滿足了控制系統(tǒng)的要求。這種方案針對(duì)室內(nèi)自主服務(wù)型機(jī)器人在成本和性能上做到了較好的折中，包括嵌入式平臺(tái)的選擇、功能模塊的選擇以及硬件平臺(tái)的搭建。 因而依靠簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，經(jīng)濟(jì)的器件而擁有低廉的價(jià)格，同時(shí)具有良好的性能和廣闊前景。2. 家用服務(wù)型機(jī)器人家用機(jī)器人是現(xiàn)在最前端的研究方向，致力于解決人類生活中的困難而研發(fā)的家用機(jī)器人定能為人類分憂。近年來，以機(jī)器人技術(shù)為代表的現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了“無人車間”、“無人工廠”的水平，然而隨著人們生活水平的提高，一種用機(jī)器人代替人類從事各種繁的家務(wù)勞動(dòng)的需求也隨之產(chǎn)生。正是基于此，家庭服務(wù)型機(jī)器人開始成為焦點(diǎn)，各種各樣的服務(wù)型機(jī)器人也應(yīng)運(yùn)而生。清潔機(jī)器人是服務(wù)型機(jī)器人的一種。在西方發(fā)達(dá)國(guó)家，對(duì)辦公室、工廠等場(chǎng)所，已經(jīng)開始由清潔機(jī)器人來代替人完成各種清潔任務(wù)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與人類文明的提升，人類希望擺脫家務(wù)勞動(dòng)的繁瑣，一旦清潔機(jī)器人的價(jià)格達(dá)到人們的心理承受能力以下，那么清潔機(jī)器人進(jìn)入家庭的前景將被非?？春?。在日本，東日本鐵路公司、shinko 電器公司和 Howa
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