【導(dǎo)讀】中，一些小的人造的和擬人的傀儡絕對(duì)地服從其主人的命令。稱(chēng)為“機(jī)器人”。該單詞起源于捷克語(yǔ)“ROBOTA”。意思是“強(qiáng)制的勞動(dòng)”。機(jī)器人的組成與人類(lèi)相似。舉例說(shuō)，人搬運(yùn)某一物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中可。用圖所示的方塊圖來(lái)說(shuō)明。首先，人聽(tīng)到外部的命令或用眼睛看到外。部的指令，并由眼睛測(cè)量出距離。感覺(jué)到這種信息經(jīng)過(guò)感覺(jué)神經(jīng)送到大腦。大腦命令手抓起物體，同時(shí)指令腳移動(dòng)到所要求到達(dá)的地點(diǎn)，一般包括以下幾個(gè)部分見(jiàn)圖：

　　

【正文】 輪的參數(shù) 在整個(gè)行走裝置中，直齒輪的作用，主要是傳遞動(dòng)力。根據(jù)行走機(jī)構(gòu)的 結(jié)構(gòu)和尺寸限制，同時(shí)為了減小零件的個(gè)數(shù)和降低成本，才用兩個(gè)完全相同的直齒輪，齒頂高系數(shù) h*a=頂隙系數(shù) c*=。齒數(shù) z=40，模數(shù) mn=.蘭州理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 具體參數(shù)如下： （ 1） 分度圓直徑： d1=mz=*40=100 （ 2） 齒頂高： ha=h*am=1*= （ 3） 齒根高： hf=（ h*a+c*） m=(1+)*= （ 4） 全齒高： h=ha+hf=+= （ 5） 齒頂圓 直徑： da1=d+2ha=100+2*=105mm （ 6） 齒根圓直徑： df1=d12hf=1002*= （ 7） 齒厚： s=π m/2=*247。 2= （ 8） 齒根寬： e=π m/2=*（ 9） 中心距： a=d=100mm （ 10） 頂隙： c=c*m=*= 撐開(kāi)機(jī)構(gòu)和放大桿組的設(shè)計(jì) 撐開(kāi)機(jī)構(gòu)采用絲杠螺母和放大桿組的結(jié)合，來(lái)適應(yīng)管徑的變化。通過(guò)作 圖法來(lái)模擬最小、最大管徑時(shí)的情況。 最后量出各桿件的長(zhǎng)度： 撐開(kāi)桿桿長(zhǎng)： lc=200mm。 放大桿 桿長(zhǎng)： lf=300mm（由于在其之上安裝了壓力彈簧，其實(shí)際桿長(zhǎng)為330—— 380mm）。 鉸接處的位置：在放大桿組 90mm 處。 蘭州理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 操作臂的設(shè)計(jì) 操作臂包括吸塵器的操作臂和拉開(kāi)卸料門(mén)的桿件機(jī)構(gòu)。 （ 1） 吸塵器操作臂的設(shè)計(jì) 由于管道的管徑是變化的，同時(shí)灰塵主要分布在管道底部，所以要求操作臂要能適應(yīng)管徑的變化，不僅要在最小管徑中能工作，也要在管徑最大時(shí)也能正常工作。根據(jù)這些要求，設(shè)計(jì)了具有兩個(gè)平面自由度的桿件機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 其各個(gè)桿件的參數(shù)零件圖。其驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用 MAXON 的直流伺服電機(jī)。功率為 120W。 （ 2） 卸料門(mén)的拉開(kāi)桿件的設(shè)計(jì) 當(dāng)垃圾箱裝滿時(shí)，重量能達(dá)到 ，同時(shí)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率 120W，驅(qū)動(dòng)力較?。凰?，在設(shè)計(jì)時(shí)采用“死點(diǎn)”的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)卸料門(mén)的開(kāi)合。 工作原理：當(dāng)卸料門(mén)閉合式，連桿處于死點(diǎn)位置 即位置 1，這是無(wú)論在卸料門(mén)上施加多大的力，卸料門(mén)也不會(huì)打開(kāi)；當(dāng)灰塵裝滿時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)通電，讓連桿 轉(zhuǎn)動(dòng)，從而破壞死點(diǎn)的狀態(tài)，在灰塵的重力和連桿的拉力下，卸料門(mén)打開(kāi)。當(dāng)灰塵傾倒完后，連桿 逆向轉(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)連桿向上移動(dòng)從而使卸料門(mén)閉合，從而回到位置 1。 其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 圖 各個(gè)桿件的長(zhǎng)度，根據(jù)具體的結(jié)構(gòu)尺寸，采用作圖法計(jì)算出桿件 的長(zhǎng)度。 其參數(shù)如下： 蘭州理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 連桿 LAB： LAB=700mm 連桿 LBC： LBC=150mm 連桿 lCD： LCD=120mm 第四章 控制原理的設(shè)計(jì) 控制原理的分析和設(shè)計(jì) 我們擬將兩對(duì)光電傳感器（記為 Ga 組和 Gb 組）分別置于本管道清潔 機(jī)器人前后兩側(cè)從而在前進(jìn)或后退時(shí)都可以檢測(cè)行徑前方有無(wú)障礙物從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎。見(jiàn) 下面 示意圖： A B D C ω 位置 2 位置 1 卸料門(mén) 蘭州理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 將一對(duì)超聲波測(cè)距傳感器（記為 Ca 和 Cb）置于本管道清潔機(jī)器人車(chē)體前后適應(yīng)位置，用來(lái)檢測(cè)其前進(jìn)或后退時(shí)管徑的變化情況，以使 CPU 驅(qū)動(dòng)相關(guān)電機(jī)做出相應(yīng)的動(dòng)作。 另外，將一個(gè)光電傳感器（記為 GC）置于吸塵裝置下方適應(yīng)位置，用來(lái)檢測(cè)下方管壁 上的灰塵是否已清潔干凈；又將一個(gè)壓力傳感器（記為 YL）置于垃圾箱底板適當(dāng)位置，用來(lái)檢測(cè)垃圾箱是否已經(jīng)裝滿，從而使本管道情節(jié)機(jī)器人停止繼續(xù)清灰塵轉(zhuǎn)而倒垃圾。另外一個(gè)超聲波傳感器（記為 CC）置于裝灰塵的垃圾箱下方適應(yīng)位置，在垃圾箱裝滿后通過(guò)檢測(cè)前方一定距離范圍內(nèi)有沒(méi)有障礙物來(lái)判斷清潔口是否已經(jīng)打開(kāi)，從而使 CPU 驅(qū)動(dòng)相關(guān)電動(dòng)機(jī)作出傾倒灰塵的動(dòng)作；再將一個(gè)霍爾轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè)傳感器（記為 HE）置于履帶輪軸附近適當(dāng)位 置，用來(lái)檢測(cè)置于履帶輪軸上的磁極的旋轉(zhuǎn)信號(hào)，從而測(cè)出履帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)，進(jìn)而通過(guò) CPU 計(jì)算出本管道清潔機(jī)器人前進(jìn)的距離。 蘭州理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 于是，控制過(guò)程實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下： ① 吸塵器工作開(kāi)始清潔灰塵，光電傳感器 GA 組、 GC、超聲波傳 感器 CA 以及壓力傳感器 YL 和霍爾轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè)傳感器 HE 工作實(shí)時(shí)檢測(cè)收集各信息； ② 一旦光電傳感器 GC 檢測(cè)到吸塵裝置下方的灰塵清理干凈，則 CPU 發(fā)送指令驅(qū)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)電機(jī)組（記為 ZDJ）工作，即機(jī)器人 。又當(dāng) GC檢測(cè)到吸塵裝置下方又有灰塵則 CPU 再次發(fā)送指令使主電機(jī)組停止工作重新開(kāi)始過(guò)程①； ③ ①、②步驟重復(fù)運(yùn)行一段 時(shí)間后，機(jī)器人的垃圾箱裝滿了灰塵， 這時(shí)候置于垃圾箱底部的壓力傳感器就把檢測(cè)到的信號(hào) 傳遞給 CPU，則 CPU發(fā)送指令令吸塵器和運(yùn)動(dòng)電機(jī)停止前進(jìn)，同時(shí)停止接收霍爾轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè)傳感器HE 的數(shù)據(jù)，并開(kāi)始判斷本管道清潔機(jī)器人所走過(guò)的路程是否小于 25m。若是則運(yùn)行步驟④，若否則運(yùn)行步驟⑤； ④ CPU 發(fā)送指令使主運(yùn)動(dòng)電機(jī)反轉(zhuǎn)即令機(jī)器人后退，并且開(kāi)始 收 超聲波傳感器 CC 的信號(hào)，以判斷是否已經(jīng)請(qǐng)接口上方（超聲波傳感器 CC位置一定要放恰當(dāng)，以使垃圾能 完全從請(qǐng)接口倒出 ） ，若否則繼續(xù)本步驟，若是則運(yùn)行步驟 ⑥ ； ⑤ CPU 發(fā)送指令使主運(yùn)動(dòng)電機(jī) 正傳即令機(jī)器人前進(jìn)，并且開(kāi)始 收 超聲破傳感器 CC 的信號(hào)，以判斷是否已到請(qǐng)接口上方，若否則繼續(xù)運(yùn)行本步驟，則運(yùn)行步驟⑥； ⑥ CPU 再發(fā)送指令停止運(yùn)動(dòng)電機(jī)，即使機(jī)器人停下，然后驅(qū)動(dòng) 圾 箱開(kāi)關(guān)電動(dòng)機(jī)打開(kāi)垃圾箱來(lái)傾倒灰塵。期間，一旦壓力傳感器檢測(cè)到灰塵已蘭州理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 經(jīng)倒完，則再驅(qū)動(dòng)垃圾箱開(kāi)關(guān)電動(dòng)機(jī)關(guān)閉垃圾箱。然后 CPU 發(fā)送指令使機(jī)器人反向運(yùn)動(dòng)并且停止接收超聲波 CC 的信號(hào)而開(kāi)始接收光電傳感器 GC 的信號(hào)以判斷是否已回到上次清潔干凈的位置。若是，則重新開(kāi)始運(yùn)行步驟①，若 否則繼續(xù)移動(dòng)、檢測(cè)。 ⑦ 當(dāng)本管道清潔機(jī)器人前進(jìn)過(guò)程中 CPU 要光電傳感 器組 GA 的實(shí) 時(shí)信號(hào)，一旦檢測(cè)到前方有彎道則命令兩主運(yùn)動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生速度差從而轉(zhuǎn)彎道；而當(dāng)后退過(guò)程中則要接收光電傳感器組 GB的實(shí)時(shí)信號(hào)，以使本管道清潔機(jī)器人能在后退時(shí)也順利轉(zhuǎn)過(guò)彎道。同樣的，在前進(jìn)過(guò)程中還要檢測(cè)管徑的變化，通過(guò)超聲波 傳感器 CA 收集的距離信息來(lái)使本管道清潔機(jī)器人自動(dòng)適應(yīng)管徑的變化；后退時(shí)則是通過(guò)超聲波傳感器 CB 來(lái)檢測(cè)信號(hào)從而使本管道清潔機(jī)器人在后退時(shí)也能自動(dòng)適應(yīng)管徑的變化。從而使其順利地完成工作。 主要控制流程圖： 主要的控制流程圖，見(jiàn)圖（一）： 蘭州理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 開(kāi)始 初始化 吸塵并停 止前進(jìn) 管徑適應(yīng)子程序 1 轉(zhuǎn)彎子程序 1 倒煙灰子程序 是否干凈 是否裝滿 是否變徑管 是否轉(zhuǎn)彎 前進(jìn)并記錄轉(zhuǎn)數(shù) Y Y N N N N Y Y 主程序流程圖 蘭州理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 致 謝