自動(dòng)搬運(yùn)機(jī)器人畢業(yè)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-01-08 16:06 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 焊接比較復(fù)雜，并且穩(wěn)定性差，很難滿(mǎn)足要求。采用專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)芯片。該芯片集成度高，占用空間小。主要應(yīng)用于電機(jī)調(diào)速場(chǎng)合。用電機(jī)專(zhuān)用集成驅(qū)動(dòng)電路可以達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。故我們最后決定用后方案。 圖 3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 紅外避障模塊 方案一： TK20 黑白線檢測(cè)傳感器。在目標(biāo)木塊以及倉(cāng)庫(kù)的表面貼上白色膠帶，但是，黑白線檢測(cè)傳感器檢測(cè)距離近，難以調(diào)節(jié)，很難達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。 方案二：紅外避障傳感器。該集成傳感器是專(zhuān)用于障礙物測(cè)量模塊。其體積小，靈敏度高，測(cè)量距離遠(yuǎn)，可靠的工作性能等優(yōu)點(diǎn)，可高度滿(mǎn)足該題的要求。 經(jīng)過(guò)以上兩個(gè)方案的比較，方案二明顯優(yōu)于方案一，故采用方案二。 圖 4 顯示模塊 方案一：采用 LCD1602。占用太單片機(jī) IO 口顯示信息量少，占用太多 的程序資源。 方案二：采用 NOKIA5110。只占用 5 個(gè)單片機(jī)接口，同時(shí)顯示信息量大，靈活多變顯示多種信息。 因此，我們擬采用后者。 機(jī)械手驅(qū)動(dòng)模塊 本模塊采用舵機(jī)來(lái)完成設(shè)計(jì)要求，其工作原理是由單片機(jī)發(fā)出信號(hào)給舵機(jī)，其內(nèi)部有一個(gè)基準(zhǔn)電路，產(chǎn)生周期為 20ms，寬度為 的基準(zhǔn)信號(hào)，將獲得的直流偏置電壓與電位器的電壓比較，獲得電壓差輸出。經(jīng)由電路板上的 IC 判斷轉(zhuǎn)動(dòng)方向，在驅(qū)動(dòng)無(wú)核心馬達(dá)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。透過(guò)減速齒輪將動(dòng)力傳至擺臂，同時(shí)由位置檢測(cè)器送回信號(hào)，判斷是否已經(jīng)到達(dá)定位。鑒于此種舵機(jī)擺臂比 較長(zhǎng)很容易實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)要求，所以選用舵機(jī)。 經(jīng)過(guò)一番仔細(xì)的論證比較，我們最終確定的系統(tǒng)詳細(xì)方框圖如下： 圖 5 2 硬件電路的設(shè)計(jì) 硬件電路設(shè)計(jì)原理分析 本設(shè)計(jì)要求機(jī)器人從起始線出發(fā)（出發(fā)前，機(jī)器人任何部分不得超出起跑線，后端不限），自動(dòng)將木塊逐一送到庫(kù)房?jī)?nèi)（允許倒車(chē)）。運(yùn)行時(shí)間應(yīng)力求最短（從合上電源開(kāi)關(guān)開(kāi)始計(jì)時(shí)）。木塊運(yùn)到庫(kù)房時(shí)，應(yīng)能堆放到庫(kù)房擋板 20cm 線以?xún)?nèi)；如果不能全部運(yùn)到庫(kù)房，記錄木塊距離 20cm 線的最大距離。我們根據(jù)小車(chē)走 過(guò)的路程 s 和平均速度v 來(lái)計(jì)算小車(chē)行駛所用的時(shí)間 t。 圖 6 機(jī)械手搬運(yùn)示意圖 計(jì)算公式如下所示： v = s / t t 總 = t1 + t2 +t3 S 總 = v1t1 + v2t2 + v3t3 機(jī)械手工作模塊設(shè)計(jì) 利用紅外避障傳感器不斷向外發(fā)射紅外線進(jìn)行探測(cè)。在小車(chē)行進(jìn)的過(guò)程中，當(dāng)探測(cè)到目標(biāo)時(shí)，小車(chē)停止前進(jìn)，進(jìn)行轉(zhuǎn)向，再利用車(chē)體下端的紅外避暲傳感器進(jìn)行對(duì)物體的定位，并通過(guò)單片機(jī)驅(qū)動(dòng)小 車(chē)向目標(biāo)前進(jìn)，行進(jìn)過(guò)程中自動(dòng)校正方位，到達(dá)目標(biāo)后，舵手夾住目標(biāo)倒車(chē)轉(zhuǎn)向，最終把目標(biāo)松緊倉(cāng)庫(kù)。 紅外避障探測(cè)電路 本設(shè)計(jì)采用類(lèi)似鏡面反射原理來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的探測(cè)的，先通過(guò)調(diào)試電位器設(shè)定好紅外探測(cè)的距離，紅外避障傳感器發(fā)出紅外線后對(duì)目標(biāo)探測(cè)，當(dāng)紅外線探測(cè)到目標(biāo)后，根據(jù)鏡面反射原理，光線返回被接收，傳給單片機(jī)進(jìn)行處理。 圖 7 紅外探測(cè)電路 顯示電路設(shè)計(jì) 該設(shè)計(jì)采用 Nokia5110 液晶來(lái)實(shí)現(xiàn)的。該模塊采用串行接口與主處理器進(jìn)行通信，接口線數(shù)量大 幅度減少，包括地和電源信號(hào)線共有 8 支，傳輸速率高達(dá) 4bps，可全速寫(xiě)入顯示數(shù)據(jù)，無(wú)等待時(shí)間。 圖 8 顯示電路 3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 整體程序流程圖 圖 9 系統(tǒng)流程示意圖 紅外避障傳感器軟件設(shè)計(jì) 當(dāng)小車(chē)行進(jìn)過(guò)程中，當(dāng)紅外避障傳感器探測(cè)到目標(biāo)后，把數(shù)據(jù)傳給單片機(jī)處理，否則小車(chē)?yán)^續(xù)前進(jìn)。設(shè)計(jì)流程圖如下（圖 10） 圖 10 紅外避障傳感器探測(cè)示意圖 4 系統(tǒng)測(cè)試 測(cè)試環(huán)境 測(cè)試日期 :202188 測(cè)試時(shí)間： 測(cè)試溫度： 30OC 測(cè)試儀器 秒表，米尺 S 測(cè)試結(jié)果 左右偏差 前后偏差 搬運(yùn)所用的時(shí)間 數(shù)據(jù)分析與總結(jié) 由以上數(shù)據(jù)我們可以看出，數(shù)據(jù)測(cè)試的效果，達(dá)到了題目的要求，雖然還有一點(diǎn)偏差，但是經(jīng)過(guò)我們的多次反復(fù)校正，測(cè)量的數(shù)據(jù)是在誤差允許的范圍內(nèi)，且系統(tǒng)性能可靠穩(wěn)定。 5 總結(jié) 經(jīng)過(guò)為期四天的設(shè)計(jì)，我們終于成功的實(shí)現(xiàn)了題目的基本要求和部分發(fā)揮功能。同時(shí)加入了自己的創(chuàng)新部分，通過(guò)本次模擬設(shè)計(jì)大賽能夠讓我們學(xué)以致用，同時(shí)也激發(fā)了我們的創(chuàng)新思維。在這次模擬設(shè)計(jì) 競(jìng)賽中，我們不但歷練了實(shí)踐能力和協(xié)作精神，而且懂了聯(lián)系實(shí)際的重要性，這對(duì)我們以后的學(xué)習(xí)和生活有很大幫助。另外我們發(fā)現(xiàn)了紅外避障傳感器對(duì)不同的材質(zhì)性能有很大影響的特點(diǎn)，當(dāng)然，我們的設(shè)計(jì)也存在一些小問(wèn)題，還有待改進(jìn)。在此懇請(qǐng)各位評(píng)委批評(píng)指正。 6 參看文獻(xiàn) 1. 華成英 【 M】模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) (第四版 ) 高等教育出版社 2. 閻石 【 M】數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) （第五版） 高等教育出版社 3. 郭天祥 51 單片機(jī) C 語(yǔ)言教程 電子工業(yè)出版社 7 附錄 程序
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