機(jī)械設(shè)計(jì)制造畢業(yè)論文-家居清潔衛(wèi)生機(jī)器人設(shè)計(jì)-資料下載頁(yè)
2025-06-06 05:42本頁(yè)面
【正文】 左右輪分別有一直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，需要實(shí)現(xiàn)差速驅(qū)動(dòng)。 在本設(shè)計(jì)中，主控單片機(jī)主要負(fù)責(zé) 對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制及響應(yīng)避障傳感器檢測(cè)到的信號(hào)。其中，其中具體 L298N 控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的真值表如表 （只選取一路電機(jī)）。 表 L298N 控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的真值表 ENA IN1 IN2 運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài) 0 X X 停止 1 1 0 正轉(zhuǎn) 1 0 1 反轉(zhuǎn) 1 1 1 剎車(chē) 1 0 0 停止 其中，“ 1”代表單片機(jī)輸出高電平；“ 0”代表單片機(jī)輸出低電平。當(dāng)單片機(jī)的兩個(gè)控制 IO 口同時(shí)為高電平或 同時(shí)為低電平時(shí)電機(jī)都不能轉(zhuǎn)動(dòng)。只有當(dāng)一個(gè) IO 口輸出高電平而另外一個(gè)輸出低電平時(shí)直流電機(jī)才能轉(zhuǎn)動(dòng)。而且輸出的高電平與電平順序不一樣直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向也會(huì)不一樣。 電機(jī)轉(zhuǎn)速控制 清潔機(jī)器人在完成清潔過(guò)程中，并不需要很高的行走速度，因此，通過(guò) PWM方式可以將電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制在一個(gè)穩(wěn)定的低速狀態(tài)。 PWM 波的產(chǎn)生可以采取延遲和定時(shí)器兩種方式實(shí)現(xiàn)。采用延遲法太占系統(tǒng)資 源，所以選擇用定時(shí)器來(lái)產(chǎn)生 PWM 波。這里我們提出一種只 使用一個(gè)定時(shí)器便能產(chǎn)生多組 PWM 波的新方法。其原理是設(shè)定一個(gè)周期時(shí)間為 T, 將這一個(gè)周期時(shí)間等分成 N 份，如圖 所示，每一小段時(shí)間為 t， t 為定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間。 13 圖 多組并行 PWM 波產(chǎn)生原理圖 按照上述原理就可以產(chǎn)生兩組可變占空比的 PWM波，分別賦給 ENA和 ENB,就可以控制兩直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。具體流程見(jiàn)圖 ， t 為一臨時(shí)變量， zkb zkb2 分別為 ENA 和 ENB 的占空比，取值 0? 50 之間。 14 圖 兩組 PWM 波產(chǎn)生程序流程圖 臺(tái)階檢測(cè) 清潔機(jī)器人在執(zhí)行清潔工作時(shí)，由于對(duì)環(huán)境沒(méi)有認(rèn)知性，在臺(tái)階和樓梯邊上有可能會(huì)跌倒，而損壞本身電子元件。為了更好地保護(hù)清潔機(jī) 器人，本設(shè)計(jì)在清潔機(jī)器人的底盤(pán)前方設(shè)置了兩個(gè)紅外傳感器器來(lái)檢測(cè)臺(tái)階，當(dāng)其中一個(gè)傳感器檢測(cè)到有信號(hào)輸入，單片機(jī)會(huì)做出反應(yīng)，使行走電機(jī)停止，然后后退一段距離，而后原地中心旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，繼續(xù)前行，避開(kāi)臺(tái)階和樓梯。 避障處理 未知環(huán)境探測(cè) 清潔機(jī)器人被置于一個(gè)未知環(huán)境下，對(duì)環(huán)境一無(wú)所知，不存在任何先驗(yàn)信息， 包括環(huán)境大小、形狀、障礙物位置等等，而且環(huán)境中不存在如路標(biāo)等人為設(shè)定的 15 參照物。這就需要避障系統(tǒng)首先要求對(duì)清潔機(jī)器人四周環(huán)境進(jìn)行探測(cè)，顯然，單一傳感器是不能滿足要求的。考慮到傳感器價(jià)位和技 術(shù)水平的實(shí)際情況，用紅外傳感器和碰撞傳感器組成傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)周?chē)h(huán)境進(jìn)行探測(cè)是較好的選擇，紅外傳感器有一定的預(yù)瞻能力，機(jī)械式碰撞傳感器性能可靠。 實(shí)時(shí)避障方法的實(shí)現(xiàn) 在室內(nèi)環(huán)境中，不僅障礙物形狀復(fù)雜、擺放零亂，而且由于人員的走動(dòng)等經(jīng)常會(huì)帶來(lái)運(yùn)動(dòng)的障礙物，這樣，為保證機(jī)器人能夠在室內(nèi)環(huán)境中及時(shí)、安全、有效的避障顯得尤其重要。 結(jié) 論 采用了 STC89C52 單片機(jī)作為機(jī)器人核心控制芯片，使用了差速轉(zhuǎn)向式三輪機(jī)械結(jié)構(gòu)及紅外、碰撞傳感器，使得機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能完善，并且成本相對(duì)較低。 主要完成了以下幾 個(gè)方面的工作： (1)簡(jiǎn)要介紹了智能家庭清掃機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了比較和分析，說(shuō)明了 本課題研究?jī)?nèi)容的優(yōu)勢(shì)。 (2)在電路硬件設(shè)計(jì)方面，分別從主控系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)部分、傳感器部分和電源部分幾大功能模塊說(shuō)明了設(shè)計(jì)思想，方案論證和具體電路的實(shí)現(xiàn)。硬件電路模塊化的設(shè)計(jì)思想，有效地提高了工作效率，同時(shí)為后續(xù)軟件設(shè)計(jì)工作提供硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)。 (3)在軟件設(shè)計(jì)方面，使用 KEIL 公司的 C51uVision4 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境實(shí)現(xiàn)軟件程序的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，并使用宏晶科技的 STCISP 軟件將程序燒入單片機(jī)中對(duì)硬件 調(diào)試，并進(jìn)一步驗(yàn)證了硬 件電路設(shè)計(jì)的合理性。 參考文獻(xiàn) [1]王樹(shù)國(guó) .智能機(jī)器人的現(xiàn)狀及未來(lái) [J1].機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用 ,1998,（ 1):46 [2]蔣新松 .未來(lái)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展方向的探討 [J1].機(jī)器人 ,2021,2(3):2122 [3]譚定忠，王啟明，李金山，等 .清潔機(jī)器人研究發(fā)展現(xiàn)狀 [J1].機(jī)械工程師，2021, 6:911 [4]吳秋軒 ,曹廣益 .家用服務(wù)型吸塵機(jī)器人的發(fā)展與現(xiàn)狀 [J1].電氣傳動(dòng)自動(dòng)，2021, 25(6): 14 16 [5]陳杰 .傳感器與檢測(cè)技術(shù) [M].北京：高等教育出版社 ， 2021: 8112. [6]羅勝 .吸塵機(jī)器人的現(xiàn)狀及其職能系統(tǒng)的若干關(guān)鍵技術(shù) [J1].傳感器與微系統(tǒng)， 2021,26（ 11）： 59 [7]曾岑，陳進(jìn)，蔣玉杰 .智能型室內(nèi)清潔機(jī)器人的研究和發(fā)展探析 [J1].機(jī)械制造， 2021,18（ 10） :6367 [8]徐德高 .脈寬調(diào)制變換器型穩(wěn)壓電源 [M].北京：科學(xué)出版社， 1983:20124. [9]王水平 .周培志 .張耀進(jìn) .PWM 控制與驅(qū)動(dòng)器使用指南及應(yīng)用電路一單端控制與驅(qū)動(dòng)器部分 [M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社， 2021:12230. [10]Yu Liu,Shiqiang Zhu,Bo Jin navigation of autonomous cleaning of 2021 World Congres on Intelligent Control and Automation[J1].Hangzhou::47934796 [11]Christian Honfenr,Gunther Planning and Guidance Techology for an Automatic Mobile Cleaning Robot[J1].Robotics and Autonomous ,14(2):199212
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