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正文內(nèi)容

舞蹈機(jī)器人設(shè)計方案(參考版)

2025-05-16 13:55本頁面
  

【正文】 unsigned int temp_2。unsigned int temp_0。 //定義電機(jī)8的狀態(tài)Bunsigned int temp=0xffff。 //定義電機(jī)7的狀態(tài)B//unsigned char state8_A=0。 //定義電機(jī)6的狀態(tài)B//unsigned char state7_A=0。 //定義電機(jī)5的狀態(tài)Bunsigned char state6_A=0。 //定義電機(jī)4的狀態(tài)Bunsigned char state5_A=0。 //定義電機(jī)3的狀態(tài)Bunsigned char state4_A=0。 //定義電機(jī)2的狀態(tài)Bunsigned char state3_A=0。 //定義電機(jī)1的狀態(tài)B unsigned char state2_A=0。 //定義電機(jī)0的狀態(tài)B unsigned char state1_A=0。unsigned char state0_A=0。sbit in7=P1^7。sbit in5=P1^5。sbit in3=P1^3。sbit in1=P1^1。 //同時工作的電數(shù)uchar i。 //輸出鎖存器控制脈沖 uchar run=0。 //串行數(shù)據(jù)輸入sbit SCLK_595 =P3^1 。感謝這么多年來教育我的老師們,是他們的諄諄教導(dǎo)使我有機(jī)會用自己的學(xué)識來展示我的實力和智慧,使我對走向工作崗位的能力更有信心。感謝學(xué)校所有參加機(jī)器人大賽的同學(xué)在合作的過程中給我信心和勇氣,使我跨過一道道難關(guān),順利完成了這個設(shè)計任務(wù)。在零件加工過程中,實驗室的唐亮老師給予了熱情的幫助,在儀器設(shè)備上提供了最大程度的支持。謝 辭在此設(shè)計制作過程中,得到了我的指導(dǎo)老師:許敏老師、郝衛(wèi)東老師畫龍點睛式的指導(dǎo),使我在設(shè)計過程中開闊了思路,少走了許多不必要的彎路。同時自身的知識和經(jīng)驗儲備不足,無法將自己的設(shè)計理念完全體現(xiàn)在實物上。比如電機(jī)性能與價格是成正比的,考慮到成本問題,只能選擇性價比適中的電機(jī),并且加輔助調(diào)速的光碼盤來提高走路的精度。有些設(shè)計上,所以采取了降低了理論高度,采取簡單易行的方案,量體裁衣來實現(xiàn)任務(wù)。我想這也是創(chuàng)新,不拘泥。在零件加工裝配過程中,有的問題在設(shè)計中沒有預(yù)期到的,如何去處理?返工重來?成本?工期?能否成功?一串問題會出現(xiàn)。作為工程技術(shù)類的設(shè)計不僅是理論上的論證而且應(yīng)當(dāng)考慮實際的條件能否達(dá)到設(shè)計要求?!罢莆招畔ⅲ瑢嵤虑笫?,實踐中創(chuàng)新”,這是我在這次畢業(yè)設(shè)計的體會。在長達(dá)十周的機(jī)器人機(jī)械設(shè)計及制作過程中,我深刻體會到科技技術(shù)的無窮魅力,在浩瀚的知識中遨游才感覺自己的才疏學(xué)淺。無需夸張其特殊地位,機(jī)器人學(xué)也不愧為引人入勝、前途無量的研究領(lǐng)域。最后就是連起來所有的子程序,整體調(diào)試。從調(diào)試過程中我深深認(rèn)識到科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn),任何細(xì)微的錯誤都可能導(dǎo)致最后的失敗。經(jīng)分析,這是屬于正常情況,因為其啟動需要克服很大的慣性,而其電源又不能在瞬間提供很大的電流,所以就沒有動靜。本設(shè)計我選擇的是單一的電源供電,但是在調(diào)試初期我先雙電源開始調(diào)試,發(fā)現(xiàn)所有的開關(guān)器件很難穩(wěn)定地給單片機(jī)送正確值,只有當(dāng)更換新電池或機(jī)器人剛剛啟動時才會很準(zhǔn)確,經(jīng)過思考,這都是開關(guān)元件消耗電量很大的原因,一旦電池電量不足其工作將會萎靡不振,于是我們將所有開關(guān)器件劃成一個部分,由一塊電池專門供電。調(diào)試伴舞機(jī)器人是一個相當(dāng)繁瑣的過程,需要反復(fù)調(diào)試對機(jī)器人多個關(guān)節(jié)直流電機(jī)的控制,而編排舞蹈則是把調(diào)試好的舞蹈動作按一定順序組合起來。而電機(jī)的驅(qū)動電壓是12V,因此在使用之前也要用12V的電源接上電機(jī),判斷電機(jī)是否可用。這部分調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)有一個亮著的LED不會閃動,檢查了整個電路沒有發(fā)現(xiàn)問題,于是我把幾個光耦對換了位置,發(fā)現(xiàn)原來不閃動的LED會閃了,但是對換光耦位置的另一個LED出現(xiàn)了同樣的問題。先判斷光電耦合器是否工作。該部分主要是判斷單片機(jī)能否驅(qū)動直流電機(jī)。在進(jìn)行總體調(diào)試之前,我進(jìn)行了硬件的檢測:(1)首先是采用萬用表進(jìn)行硬件的檢查,由于本硬件需要焊接的器件較多,在焊接的過程中可能沒有連接上,元器件的好壞,是否正常工作等。15條語音命令分為三組存放,第一組的第一條命令是機(jī)器人的待命狀態(tài)指令,第二條命令即為導(dǎo)入第二組數(shù)據(jù),第三條命令為導(dǎo)入第三組數(shù)據(jù)。在BSR_SDModel[]中所存儲數(shù)據(jù)為100字節(jié),所以61單片機(jī)在語音識別時一次最多只能同時識別五條語音命令,但61單片機(jī)的flash閃存為32K,可儲存較多的語音模型數(shù)據(jù),所以在本次設(shè)計中希望可以使機(jī)器人能識別更多條的語音命令,這里采用了一個比較巧妙的方法來實現(xiàn),首先將命令分為5條一組(共多組)存入flash閃存中,第一組命令作為觸發(fā)命令組,在第一次識別時根據(jù)識別的命令載入相應(yīng)的組的特征模型數(shù)據(jù),在隨后的第二次識別中在所載入的這一組數(shù)據(jù)中進(jìn)行識別比較。BSR_DeleteSDGroup用于將RAM空間中所有的特征模型數(shù)據(jù)刪除,即清除內(nèi)存。(4) BSR_ImportSDWord()。(2) BSR_GetResult()。BSR_ExportSDWord函數(shù)在每五條語音命令(為一組)訓(xùn)練成功后調(diào)用,用于將這一組語音命令的特征模型數(shù)據(jù)導(dǎo)出到一個臨時自動創(chuàng)建為100個字節(jié)的數(shù)組BSR_SDModel[]中,從而可通過這個數(shù)組將語音特征模型數(shù)據(jù)寫入Flash單元進(jìn)行存儲。(2) BSR_ExportSDWord()。初始化RAMN開始執(zhí)行訓(xùn)練,獲得訓(xùn)練結(jié)果返回Y定時采集語音開始返回初始化識別器N開始獲得識別結(jié)果返回Y執(zhí)行相應(yīng)動作訓(xùn)練成功識別成功語音特征模型 61單片機(jī)識別流程實現(xiàn)語音功能程序的編寫主要依靠凌陽公司提供的API,使用該API需要在程序中鏈接語音庫文件:“”和包含頭件:“”。 。開始初始化訓(xùn)練機(jī)器人保存訓(xùn)練結(jié)果進(jìn)入識別模式清模型存儲區(qū)等待復(fù)位YYNYN裝載語音模型置待命標(biāo)志執(zhí)行相應(yīng)動作NYYYNN有識別結(jié)果已訓(xùn)練過是否超時為名稱待命狀態(tài)重新訓(xùn)練程序的主要執(zhí)行過程通過主程序流程圖可以清楚看出,下面就對各子程序的編寫進(jìn)行分述。 } }} 語音系統(tǒng)程序設(shè)計在具有語音功能的智能機(jī)器人的軟件設(shè)計中,主要有幾大方面的內(nèi)容:語音訓(xùn)練和語音識別、語音模型的存儲和機(jī)器人的動作控制,其中還包括一些必要的中斷服務(wù)程序和其它程序。 num。 start_595()。 if(state0_A!=state0_B) //判斷是否有電平跳變 { count_0++。 //反轉(zhuǎn) }}/********************************************************///反饋信號讀入void scan(void){ state0_B=state0_A。 temp=temp_0。 temp_0amp。} break 。=0xfffe。 //關(guān)電機(jī) case 1: {temp_0=temp。 temp=temp_0。 } /********************************************************//* 0關(guān)電機(jī) //關(guān)某位用 1 或,其他位為0 *//* 1正轉(zhuǎn) //開某位用 0 與,其他位為1 *//* 2反轉(zhuǎn) *//********************************************************/void moto0(unsigned char s0){ switch(s0) { case 0: {temp_0=temp。 OUT_595()。 //上升沿將數(shù)據(jù)送到輸出鎖存器 RCK_595=0 。 _nop_() 。 //上升沿發(fā)生移位 SCLK_595=0 。 SDATA_595=CY 。j16 。 temp_595=temp。只要對直流電機(jī)的控制數(shù)據(jù)設(shè)置恰當(dāng),就完全可以滿足要求,使其不影響以后動作的執(zhí)行。通過外部中斷,對機(jī)器人前后左右四個方向上的碰撞做出處理,以使機(jī)器人不會因為碰撞影響以后動作的執(zhí)行。: 子程序設(shè)計最主要的是考慮到電機(jī)控制信號的產(chǎn)生,采用定時器每隔一定的時間中斷以產(chǎn)生控制信號和加載舞蹈動作。主程序中,首先對單片機(jī)進(jìn)行初始化,接著調(diào)用脈寬調(diào)速函數(shù),使相應(yīng)電機(jī)獲得應(yīng)有的速度。本設(shè)計采用C語言按模塊化的編程思想編寫。要設(shè)計出一套完整的舞蹈動作,使機(jī)器人能夠像舞蹈演員那樣在舞臺上表演是相當(dāng)繁瑣的過程,需要反復(fù)調(diào)試,還要通過對人類動作行為作出的細(xì)致入微的觀察,并能根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu),把人類動作轉(zhuǎn)變成對機(jī)器人關(guān)節(jié)的控制,才能獲得完美的控制效果。這時可以把動作數(shù)據(jù)表下載到單片機(jī)中,由單片機(jī)來控制各個關(guān)節(jié),順序執(zhí)行動作表中的各個動作。要設(shè)計舞蹈機(jī)器人的舞蹈動作,首先需要選擇合適的曲子,然后根據(jù)曲子的節(jié)拍進(jìn)行動作編排。要使機(jī)器人跳出讓觀眾賞心悅目的舞蹈,就應(yīng)該很好的編排舞蹈動作,充分利用機(jī)器人的特點來展現(xiàn)其動作之美。機(jī)器人開始跳舞的開關(guān),等于1,表示機(jī)器人開始跳舞,否則,機(jī)器人保持原來狀態(tài)。舞蹈動作的讀取、執(zhí)行和避障控制程序兩大部分組成。因此,軟件設(shè)計是整個設(shè)計過程中最重要的部分之一,它關(guān)系到舞蹈動作的編輯、存儲和執(zhí)行,關(guān)系到舞蹈機(jī)器人舞姿的“優(yōu)美”與否。這樣可以使CPU供電更加穩(wěn)定。另外機(jī)器人還需要一類共給數(shù)字IC,單片機(jī),傳感器工作的電源,通常為+5v,約數(shù)十到數(shù)幾百mA。但他有其缺點就是蓄電池的重量太大,在要求不大的情況下我們可以采用鋰電池。不需要太大的輸出扭矩,必須能靈活操控,而且要求體積小,重量輕、方便檢修,毫無疑問是蓄電池提供的直流電源外加直流電機(jī)。因而可將電機(jī)的機(jī)械時間常數(shù)τm定義為:電樞外加階躍電壓后,%所需的時間。轉(zhuǎn)子的角速度ω的公式為(t)=Ua(1e(t/τm))/Ud = (1e(t/τm)) ()(a) 式中ω0=Ua/Ud為電機(jī)理想空載角速度,τm為電機(jī)的機(jī)械時間常數(shù),τe為電機(jī)的電氣時間常數(shù)。為了更好的理解直流電機(jī)的過度過程。直流電機(jī)產(chǎn)生過渡過程的原因在于電機(jī)存在兩種慣性,積機(jī)械慣性和電磁慣性。動態(tài)特性用n=f(t)表示。死區(qū)電壓的大小與電磁轉(zhuǎn)距的大小成正比。轉(zhuǎn)距一定時,若電機(jī)的控制電壓大于相應(yīng)的啟動電壓,電機(jī)便能啟動并達(dá)到所要求的轉(zhuǎn)速;反之,最大電磁轉(zhuǎn)距小于要求的轉(zhuǎn)距值,電機(jī)就無法啟動。(2)調(diào)節(jié)特性電機(jī)的調(diào)節(jié)特性指電磁轉(zhuǎn)矩恒定時,轉(zhuǎn)速隨控制電壓變化的規(guī)律。機(jī)械特性曲線與橫軸的交點為電機(jī)堵轉(zhuǎn)時(n=0)的轉(zhuǎn)矩,即所謂的電機(jī)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩Td, Td=KtUa/Ra,機(jī)械特性曲線斜率k的絕對值為 k= tgα = n0/Td=Ra/KtKe它表示機(jī)械特性的硬度,即電機(jī)的轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)矩Tem的改變而變化的程度。特性曲線與縱軸的交點即為電磁轉(zhuǎn)矩等于零時的理想空載轉(zhuǎn)速n0,即n0=Ua/Ke可以看出,空載時電機(jī)轉(zhuǎn)速與電樞電壓成正比。由轉(zhuǎn)速公式可得到直流電機(jī)的機(jī)械特性。 式()是電樞控制的靜態(tài)特性方程,即穩(wěn)定運行狀態(tài)方程,由此可得直流電機(jī)的機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性。圖4 .1是電樞控制的原理圖。它的勵磁磁通是恒定的。 直流電機(jī)的運行特性 對一般機(jī)器人用戶來說,驅(qū)動的任務(wù)僅僅是在確定了機(jī)械結(jié)構(gòu)并計算出所需要的速度和驅(qū)動力矩之后選擇合適的電機(jī)和相應(yīng)的控制方法,這就涉及到電機(jī)的運行特性問題。從結(jié)構(gòu)上比較,兩者的區(qū)別在于電樞鐵心的長度與直徑之比,伺服電機(jī)較大,而氣隙較小。直流電機(jī)有普通直流電機(jī)和直流伺服電機(jī)之分,兩者的區(qū)別主要體現(xiàn)在性能方面。轉(zhuǎn)子的外沿有槽,槽內(nèi)有電流通過是,旋轉(zhuǎn)軸便開始旋轉(zhuǎn)。定子是固定在機(jī)身的圓桶狀部分,一般由永磁材料或能產(chǎn)生磁場的線圈制成。直流電機(jī)外部接通直流電就能旋轉(zhuǎn);步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動原理復(fù)雜些,必須按照一定的通電順序給電機(jī)供電,電機(jī)才能旋轉(zhuǎn)。機(jī)器人比賽規(guī)則通常規(guī)定采用電池供電,即直流電。通常機(jī)器人驅(qū)動有電氣,液壓,氣壓三種方式。驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計與制作是比賽機(jī)器人創(chuàng)意與實踐的重要內(nèi)容。61單片機(jī)最小系統(tǒng):SPCE061A的最小系統(tǒng)包括系統(tǒng)鎖相環(huán)PLL、晶振電路和復(fù)位電路,可按照61單片機(jī)的引腳說明進(jìn)行連接,這里不再詳述,可參看附錄的61板原理圖。 程序下載電路:該電路以74HC244實現(xiàn),同一般單片機(jī)下載電路,在此不再詳述。這樣,在給61板5V的工作電壓下,音量可達(dá)到較好效果,并且在運放前端加上了1K的精密可調(diào)電阻可調(diào)節(jié)音量的大小。在61板上,已集成有麥克風(fēng)錄入電路,揚聲器放音電路等完成語音功能所需的標(biāo)準(zhǔn)模塊,并且將程序下載、在線仿真、鍵喚醒等功能的電路也集成在了一塊板子上,由于61板的設(shè) 61單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖及引腳圖計合理,性能穩(wěn)定,單獨引出的IO口引腳方便開發(fā),所以,本次設(shè)計直接采用了凌陽61板作為語音功能和控制功能部分的模塊電路使用,這樣,大大節(jié)省了硬件電路的開發(fā)時間,能將精力主要集中于實現(xiàn)語音功能的軟件開發(fā)上,也能有更充分的時間深入了解軟硬件在現(xiàn)代相關(guān)音頻處理技術(shù)方面
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