自動搬運機器人畢業(yè)設計(編輯修改稿)
2025-01-08 16:06 本頁面
【文章內容簡介】 焊接比較復雜，并且穩(wěn)定性差，很難滿足要求。采用專用驅動芯片。該芯片集成度高，占用空間小。主要應用于電機調速場合。用電機專用集成驅動電路可以達到預期的目標。故我們最后決定用后方案。 圖 3 電機驅動電路 紅外避障模塊 方案一： TK20 黑白線檢測傳感器。在目標木塊以及倉庫的表面貼上白色膠帶，但是，黑白線檢測傳感器檢測距離近，難以調節(jié)，很難達到預期的目標。 方案二：紅外避障傳感器。該集成傳感器是專用于障礙物測量模塊。其體積小，靈敏度高，測量距離遠，可靠的工作性能等優(yōu)點，可高度滿足該題的要求。 經過以上兩個方案的比較，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 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 個單片機接口，同時顯示信息量大，靈活多變顯示多種信息。 因此，我們擬采用后者。 機械手驅動模塊 本模塊采用舵機來完成設計要求，其工作原理是由單片機發(fā)出信號給舵機，其內部有一個基準電路，產生周期為 20ms，寬度為 的基準信號，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。經由電路板上的 IC 判斷轉動方向，在驅動無核心馬達開始轉動。透過減速齒輪將動力傳至擺臂，同時由位置檢測器送回信號，判斷是否已經到達定位。鑒于此種舵機擺臂比 較長很容易實現(xiàn)本設計要求，所以選用舵機。 經過一番仔細的論證比較，我們最終確定的系統(tǒng)詳細方框圖如下： 圖 5 2 硬件電路的設計 硬件電路設計原理分析 本設計要求機器人從起始線出發(fā)（出發(fā)前，機器人任何部分不得超出起跑線，后端不限），自動將木塊逐一送到庫房內（允許倒車）。運行時間應力求最短（從合上電源開關開始計時）。木塊運到庫房時，應能堆放到庫房擋板 20cm 線以內；如果不能全部運到庫房，記錄木塊距離 20cm 線的最大距離。我們根據(jù)小車走 過的路程 s 和平均速度v 來計算小車行駛所用的時間 t。 圖 6 機械手搬運示意圖 計算公式如下所示： v = s / t t 總 = t1 + t2 +t3 S 總 = v1t1 + v2t2 + v3t3 機械手工作模塊設計 利用紅外避障傳感器不斷向外發(fā)射紅外線進行探測。在小車行進的過程中，當探測到目標時，小車停止前進，進行轉向，再利用車體下端的紅外避暲傳感器進行對物體的定位，并通過單片機驅動小 車向目標前進，行進過程中自動校正方位，到達目標后，舵手夾住目標倒車轉向，最終把目標松緊倉庫。 紅外避障探測電路 本設計采用類似鏡面反射原理來實現(xiàn)對物體的探測的，先通過調試電位器設定好紅外探測的距離，紅外避障傳感器發(fā)出紅外線后對目標探測，當紅外線探測到目標后，根據(jù)鏡面反射原理，光線返回被接收，傳給單片機進行處理。 圖 7 紅外探測電路 顯示電路設計 該設計采用 Nokia5110 液晶來實現(xiàn)的。該模塊采用串行接口與主處理器進行通信，接口線數(shù)量大 幅度減少，包括地和電源信號線共有 8 支，傳輸速率高達 4bps，可全速寫入顯示數(shù)據(jù)，無等待時間。 圖 8 顯示電路 3 系統(tǒng)軟件設計 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計 當小車行進過程中，當紅外避障傳感器探測到目標后，把數(shù)據(jù)傳給單片機處理，否則小車繼續(xù)前進。設計流程圖如下（圖 10） 圖 10 紅外避障傳感器探測示意圖 4 系統(tǒng)測試 測試環(huán)境 測試日期 :202188 測試時間： 測試溫度： 30OC 測試儀器 秒表，米尺 S 測試結果 左右偏差 前后偏差 搬運所用的時間 數(shù)據(jù)分析與總結 由以上數(shù)據(jù)我們可以看出，數(shù)據(jù)測試的效果，達到了題目的要求，雖然還有一點偏差，但是經過我們的多次反復校正，測量的數(shù)據(jù)是在誤差允許的范圍內，且系統(tǒng)性能可靠穩(wěn)定。 5 總結 經過為期四天的設計，我們終于成功的實現(xiàn)了題目的基本要求和部分發(fā)揮功能。同時加入了自己的創(chuàng)新部分，通過本次模擬設計大賽能夠讓我們學以致用，同時也激發(fā)了我們的創(chuàng)新思維。在這次模擬設計 競賽中，我們不但歷練了實踐能力和協(xié)作精神，而且懂了聯(lián)系實際的重要性，這對我們以后的學習和生活有很大幫助。另外我們發(fā)現(xiàn)了紅外避障傳感器對不同的材質性能有很大影響的特點，當然，我們的設計也存在一些小問題，還有待改進。在此懇請各位評委批評指正。 6 參看文獻 1. 華成英 【 M】模擬電子技術基礎 (第四版 ) 高等教育出版社 2. 閻石 【 M】數(shù)字電子技術基礎 （第五版） 高等教育出版社 3. 郭天祥 51 單片機 C 語言教程 電子工業(yè)出版社 7 附錄 程序
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