【正文】 下位機(jī)連接圖。默認(rèn)為7。Data Rate（空中速率）：無線空中速率，此速率設(shè)置要大于或等于串口波特率，默認(rèn)為9600。Channel（信道）：有40個(gè)信道可以設(shè)置，每個(gè)信道間隔1M，相同信道的模塊才能通信。Stop（停止位）：可設(shè)置為1，2， 默認(rèn)為1位。Parity（校驗(yàn)）： Odd 奇校驗(yàn)，Even 偶校驗(yàn) ,None 無校驗(yàn)，默認(rèn)為None。2）Serial Parameters（串口參數(shù)）Baud Rate（串口波特率）： 此項(xiàng)為模塊與串口設(shè)備端連接的波特率，必須與設(shè)備相同。① 上位機(jī)可以對模塊的波特率，傳輸速率，數(shù)據(jù)位等參數(shù)設(shè)置，也可以對模塊參數(shù)初始化，： 數(shù)傳模塊設(shè)置上位機(jī)界面圖1）Net Parameters（網(wǎng)絡(luò)參數(shù)）NET ID（網(wǎng)絡(luò)號）：相當(dāng)于給多個(gè)模塊分組，只有相同NET ID的模塊才能相互通信。焊接時(shí)烙鐵接地，進(jìn)行靜電防護(hù)。小體積、遠(yuǎn)距離傳輸、寬范圍的工作電壓乃至豐富便捷的編程設(shè)置使之得到非常廣泛的應(yīng)用。模塊提供了多頻段多信道以及網(wǎng)絡(luò)ID來降低傳輸過程中的干擾以提高傳輸性能。這些功能使得它成本低，靈活性高，切換時(shí)間快，傳輸速率快。還包括比如天線分計(jì)算法、喚醒定時(shí)功能、低壓檢測、溫度傳感器等內(nèi)置功能。 基于SI4432無線數(shù)據(jù)傳輸模塊無線射頻模塊選用SI4432作為無線收發(fā)芯片，它是一個(gè)CMOS射頻高度集成電路，包含所有ISM頻段應(yīng)用所需的發(fā)射和接收功能。4路外部中斷，下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷。另外，STC89C52可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。使用STC公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。 基于STC89C52系列單片機(jī)的開發(fā)板由于本論文中的輪式機(jī)器人還處于設(shè)計(jì)和開發(fā)階段，不需要處理大量的數(shù)據(jù)，只是執(zhí)行上位機(jī)傳過來的指令，數(shù)據(jù)量較小，特此選擇了入門級的STC89C51系列的單片機(jī)。輪式機(jī)器人的控制采用遙控的系統(tǒng)，對輪式機(jī)器人的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)以及六輪機(jī)器人的升降系統(tǒng)的升降控制?？刂葡到y(tǒng)使被控制對象趨于某種需要的穩(wěn)定狀態(tài)。 小型輪式機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)意味著通過它可以按照所希望的方式保持和改變機(jī)器、機(jī)構(gòu)或其他設(shè)備內(nèi)任何感興趣或可變化的量。由于UG工程圖模塊和三維實(shí)體造型模塊是完全關(guān)聯(lián)的，因此，在工程圖中進(jìn)行標(biāo)注尺寸就是直接引用三維模型真實(shí)的尺寸，具有實(shí)際的含義，因此無法像二維軟件中的尺寸可以進(jìn)行改動(dòng)，如果要改動(dòng)零件中的某個(gè)尺寸參數(shù)需要在三維實(shí)體中修改。6）存盤，打印輸出。4）在工程視圖中添加視圖。執(zhí)行“首選項(xiàng)”|“制圖”命令，進(jìn)入“制圖首選項(xiàng)”對話框，對制圖相關(guān)參數(shù)進(jìn)行預(yù)設(shè)置。利用該對話框?yàn)閳D紙頁指定各種圖紙參數(shù)，包括圖紙大小、縮放比例、測量單位和投影角度。1）創(chuàng)建圖紙。 創(chuàng)建工程圖通常，創(chuàng)建工程圖前，用戶需要完成三維模型的設(shè)計(jì)。主模型修改后，其它應(yīng)用自動(dòng)更新，避免重復(fù)。5）UG實(shí)體建模具備對象顯示和面向?qū)ο蠼换ゼ夹g(shù)，不僅顯示效果明晰而且可以改進(jìn)設(shè)計(jì)進(jìn)度。3）UG實(shí)體建模能夠保持原有的關(guān)聯(lián)性，可以引用到二維工程圖、裝配、加工、機(jī)構(gòu)分析和有限元分析中。而且還可以通過其它特征操作和特征編輯模塊對實(shí)體進(jìn)行各種操作和編輯。 實(shí)體建模的優(yōu)點(diǎn)和步驟1）UG實(shí)體建模，通過拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描等建模方法，并輔之以布爾運(yùn)算，使用戶既可以進(jìn)行參數(shù)化建模，又可以方便地使用非參數(shù)方法生成三維模型。6）添加約束條件，包括尺寸約束和幾何約束。指定草圖平面后，一般情況下，系統(tǒng)將自動(dòng)轉(zhuǎn)正到草圖的附著平面，用戶也可以根據(jù)需要重新定義草圖的視圖方向。 新建文件對話框4）設(shè)置草圖附著平面。在“草圖生成器”工具欄的“草圖名”文本框中，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)命名該草圖名。3）進(jìn)入草圖界面?？稍谕顺霾輬D界面后，通過“移動(dòng)到圖層”功能將草圖對象移到指定的圖層。1) 設(shè)置工作圖層，即草圖所在的圖層。 創(chuàng)建草圖步驟當(dāng)需要參數(shù)化地控制曲線、或通過建立標(biāo)準(zhǔn)幾個(gè)特征無法滿足設(shè)計(jì)需要時(shí)，通常需創(chuàng)建草圖。使用UG NX 6對輪式機(jī)器人進(jìn)行設(shè)計(jì)和輔助制造，基本可以分為以下步驟：新建文件→創(chuàng)建草圖→UG實(shí)體建?！鷦?chuàng)建工程圖→機(jī)械加工。使造型操作更簡便、更直觀、更實(shí)用。另外，它所提供的二次開發(fā)語言UG/Open GRIP、UG/Open API簡單易學(xué)，實(shí)現(xiàn)功能多，便于用戶開發(fā)專用CAD系統(tǒng)。該軟件不僅具有強(qiáng)大的實(shí)體造型、曲面造型、虛擬裝配和產(chǎn)生工程圖等設(shè)計(jì)功能，而且在設(shè)計(jì)過程中可進(jìn)行有限元分析、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析、動(dòng)力學(xué)分析和仿真模擬，提高設(shè)計(jì)的可靠性。UG NX 6系統(tǒng)提供了一個(gè)基于過程的產(chǎn)品設(shè)計(jì)環(huán)境，使產(chǎn)品開發(fā)從設(shè)計(jì)到加工真正實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的無縫集成，從而優(yōu)化了企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造。 UG軟件的特點(diǎn)UG NX 6采用復(fù)合建模技術(shù)，融合了實(shí)體建模、曲面建模和參數(shù)化建模等多方面的技術(shù)，摒棄了傳統(tǒng)建模設(shè)計(jì)意圖傳遞與參數(shù)化建模嚴(yán)重依賴草圖，以及生成和編輯方法單一的缺陷。并由多個(gè)應(yīng)用模塊組成，使用這些模塊，可以實(shí)現(xiàn)工程設(shè)計(jì)、繪圖、裝配、輔助制造和分析一體化。UG NX6是UG系列軟件的最新版本，2008年7月發(fā)布。編寫上位機(jī)軟件，使用無線通信模塊和單片機(jī)，對六輪機(jī)器人無線遙控。包括高臺跨越，爬坡等實(shí)驗(yàn)。第三章 對機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)，主要包括提出本文所設(shè)計(jì)的機(jī)器人行走就的設(shè)計(jì)要求和指標(biāo)，對幾種輪式輪式機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析總結(jié)、分析輪式輪式機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)條件并提出本文機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的四輪和六輪的方案模型。 論文章節(jié)結(jié)構(gòu) 論文主要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：第1章 綜述國內(nèi)外輪式機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀，總結(jié)并展望目前救援機(jī)器人的發(fā)展趨勢。前輪和后輪通過電動(dòng)推桿可以將前后輪靈活升降，幫助機(jī)器人越過高的臺階。輪胎的直徑?jīng)Q定了機(jī)器人的最小軸距和最短長度，機(jī)器人尺寸影響通過非結(jié)構(gòu)化的環(huán)境的能力，自重決定著驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率，能耗和續(xù)航能力。在機(jī)構(gòu)可靠性，運(yùn)動(dòng)特性及造價(jià)方面具有明顯的優(yōu)勢。本文在前人的研究基礎(chǔ)上，參考了國內(nèi)外研制的各種地面輪式機(jī)器人，在分析其機(jī)械結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)性能后，提出可變形的六輪機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)。本課題研究目的主要是建立輪式機(jī)器人，要求上位機(jī)通過無線控制的機(jī)器人在非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中完成復(fù)雜的任務(wù)，能夠跨越臺階、壕溝等障礙，具有爬坡能力，在直行路面能以較快的速度行走。如軍用掃雷、排險(xiǎn)機(jī)器人、勘探機(jī)器人、環(huán)保機(jī)器人和救援機(jī)器人等。為了適應(yīng)特殊的作業(yè)要求，需要設(shè)計(jì)新型的機(jī)器人結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、快速的預(yù)期運(yùn)動(dòng)。 論文研究內(nèi)容與主要結(jié)構(gòu) 研究內(nèi)容 機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，機(jī)器人完成的操作變得更加復(fù)雜。 ② 由于現(xiàn)在機(jī)器人技術(shù)、尺寸、質(zhì)量和費(fèi)用的限制，微小型和小型輪式機(jī)器人是目前發(fā)展的主流的熱點(diǎn)。 國內(nèi)外現(xiàn)狀總結(jié) 總體來說在輪式機(jī)器人領(lǐng)域國內(nèi)外都取得了大量的成果，所設(shè)計(jì)的輪式機(jī)器人都能夠在不可預(yù)測的環(huán)境中保持正常的運(yùn)動(dòng)，能夠適應(yīng)復(fù)雜多變的各種未知環(huán)境、能夠處理各種突發(fā)情況并具有較強(qiáng)的避障能力從而能夠順利的完成任務(wù)。它由本體、控制臺、電動(dòng)收纜裝置和附件箱四部分組成，體形“矯健”，自重僅180千克；由電池電力驅(qū)動(dòng)，可維持?jǐn)?shù)小時(shí)左右；最大直線運(yùn)動(dòng)速度為40米／分鐘；三段履帶的設(shè)計(jì)可以讓機(jī)器人平穩(wěn)上下樓梯，實(shí)現(xiàn)全方位行走，具備較強(qiáng)的地面適應(yīng)能力。此外，它還可以裝備爆炸物銷毀器、連發(fā)霰彈槍及催淚彈等各種武器，痛擊恐怖分子?！办`蜥”動(dòng)作機(jī)靈，可以前后左右輪式或原地轉(zhuǎn)彎，一只自由度較強(qiáng)的機(jī)械手可以抓起5公斤重的爆炸物，并迅速投入“排爆筒”。它的頭部安裝有攝像頭，以便操縱人員及時(shí)下達(dá)控制指令?！办`蜥”智能機(jī)器人[12]是在我國“國家863高科技發(fā)展計(jì)劃”的支持下，由沈陽自動(dòng)化研究所新近研制的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新型復(fù)合輪式結(jié)構(gòu)的機(jī)器人，目前已推出A型、B型、H型等具有不同的任務(wù)針對性的種類，其中“靈蜥－H”是2002年研制反恐機(jī)器人以來所研制的第三代反恐機(jī)器人，在國內(nèi)處于領(lǐng)先地位，在世界上也屬于先進(jìn)行列，已被軍警部門大量裝備。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí), 使轉(zhuǎn)向與直線行走兩種運(yùn)動(dòng)相互獨(dú)立,從而避免了非完整約束的存在, 簡化了動(dòng)力學(xué)模型和控制算法, 該機(jī)器人轉(zhuǎn)向靈活。飛輪不僅可以使機(jī)器人實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行, 還可以控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的方向。它的驅(qū)動(dòng)部件是一個(gè)旋轉(zhuǎn)的飛輪。近年來, 國內(nèi)也對單輪滾動(dòng)機(jī)器人也進(jìn)行了深入研究。搖桿式輪式機(jī)器人有一個(gè)共同的特點(diǎn)：左右采用搖桿式輪式系統(tǒng)，并且通過差動(dòng)機(jī)構(gòu)連接左右兩搖桿與機(jī)器人主車體。涉及到五個(gè)方面的關(guān)鍵技術(shù):基于地圖的全局路徑規(guī)劃技術(shù)研究(準(zhǔn)結(jié)構(gòu)道路網(wǎng)環(huán)境下的全局路徑規(guī)劃、具有障礙物越野環(huán)境下的全局路徑規(guī)劃、自然地形環(huán)境下的全局路徑規(guī)劃)；基于傳感器信息的局部路徑規(guī)劃技術(shù)研究(基于多種傳感器信息的“感知一動(dòng)作”行為、基于環(huán)境勢場法的“感知一動(dòng)作”行為、基于模糊控制的局部路徑規(guī)劃與導(dǎo)航控制)；路徑規(guī)劃的仿真技術(shù)研究(基于地圖的全局路徑規(guī)劃系統(tǒng)的仿真模擬、室外輪式機(jī)器人規(guī)劃系統(tǒng)的仿真模擬、室內(nèi)輪式機(jī)器人局部路徑規(guī)劃系統(tǒng)的仿真模擬)；傳感技術(shù)、信息融合技術(shù)研究(差分全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)、磁羅盤和光碼盤定位系統(tǒng)、超聲測距系統(tǒng)、視覺處理技術(shù)、信息融合技術(shù))；智能輪式機(jī)器人的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)( 智能輪式機(jī)器人THMR—III 的體系結(jié)構(gòu)、高效快速的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、自動(dòng)駕駛系統(tǒng))。并將對救援機(jī)器人的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。到目前為止, 對四輪輪式機(jī)器人的相關(guān)研究很多, 主要涉及到機(jī)器人機(jī)構(gòu)、體系結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)規(guī)劃、導(dǎo)航與定位、跟蹤控制、運(yùn)動(dòng)控制的反饋鎮(zhèn)定、交互技術(shù)、多傳感器系統(tǒng)與信息融合、智能技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)。但其轉(zhuǎn)向軌跡難以進(jìn)行準(zhǔn)確控制。由于采用軸 關(guān)節(jié)式轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)的機(jī)器人在轉(zhuǎn)向時(shí)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)幅度較大, 因此這種轉(zhuǎn)向方式一般不常采用。此外, 近年來還出現(xiàn)了一些新的全方位輪式方式。 滾子軸的受力情況也較好, 不易損壞。由這種全方位輪組成的全方位輪式機(jī)構(gòu)具有運(yùn)轉(zhuǎn)靈活、控制方便、效率較高、承載能力較強(qiáng)。新西蘭梅西大學(xué)研制了裝有麥克納姆輪的輪式機(jī)器人, 他們對這種機(jī)器人進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn) 。麥克納姆輪結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)動(dòng)靈活, 是很成功的一種全方位輪。麥克納姆輪是瑞典麥克納姆公司的專利, 在它的輪緣上斜向分布著許多小滾子, 故輪子可以橫向滑移。另一種全方位輪式方式是基于全方位輪式輪構(gòu)建的, 目前主要的全方位輪式輪為麥克納姆輪。MobileRobots Inc開發(fā)的室內(nèi)外清掃機(jī)器人Seekur便采用了四輪全方位轉(zhuǎn)向與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)[10], 其輪式平臺采用8個(gè)電機(jī)分別控制4個(gè)輪子的轉(zhuǎn)向和驅(qū)動(dòng)。輪式全方位輪式機(jī)器人能夠在保持車體姿態(tài)不變的前提下沿任意方向輪式, 這種特性使得輪式輪式機(jī)器人的路徑規(guī)劃、軌跡跟蹤等問題變得相對簡單, 使機(jī)器人能夠在狹小的工作環(huán)境中很好地完成任務(wù)。美國佛羅里達(dá)農(nóng)工大學(xué)研制的ATRVJR機(jī)器人及加拿大高等綜合理工大學(xué)研制的Pioneer3AT 機(jī)器人都采用了滑動(dòng)轉(zhuǎn)向原理[9]?；瑒?dòng)轉(zhuǎn)向的輪式輪式機(jī)器人的結(jié)構(gòu)簡單, 不需要專門的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。澳大利亞臥龍崗大學(xué)研制的Titan機(jī)器人也采用了艾克曼轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) , 該機(jī)器人前面兩輪為自由輪, 采用艾克曼轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu), 后面兩個(gè)車輪分別由一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng), 由差速實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。艾克曼轉(zhuǎn)向是汽車常用的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu), 使用這種轉(zhuǎn)向方式的汽車中有前輪轉(zhuǎn)向前輪驅(qū)動(dòng)和前輪轉(zhuǎn)向后輪驅(qū)動(dòng)兩種運(yùn)動(dòng)方式。下面從輪式輪式機(jī)器人的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)來介紹四輪輪式機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀。當(dāng)在平整地面上行走時(shí), 這種機(jī)器人是最合適的選擇?，F(xiàn)裝備的主要車型有“清道夫”2000掃雷車[6]、Rode 爆炸物處理機(jī)器人、MV4系列機(jī)器人、GARANT3多用途機(jī)器人、“犀?！?Rhino)履帶式遙控車等。法國的幾家公司也研制出不同種類的機(jī)器人，有Alsetex公司的SAEMC800 爆炸物探測機(jī)器人、DM公司的RM35 機(jī)器人等。輪式星球探測機(jī)器人因技術(shù)成熟而得以廣泛應(yīng)用，其中有些已經(jīng)成功地用于實(shí)際的行星探測，其代表如2003年發(fā)射的“勇氣號”火星車。輪式輪式機(jī)器人雖然越過壕溝、臺階的能力較低，但具有高速高效的性能，在一般地形中具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢（運(yùn)動(dòng)迅速、平穩(wěn)）。比較著名的研究機(jī)構(gòu)有：美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)（Carnegie MellonUniversity，簡稱(CMU）[4]、美國噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（Jet Propulsion Laboratory，簡稱JPL）[5]、芬蘭赫爾辛基工業(yè)大學(xué)（Helsinki University of Technology，簡稱 HUT）和歐洲航天局等。他從自然界生物存在的滾動(dòng)前行方式開始論述, 通過分析11種單輪滾動(dòng)機(jī)器人,總結(jié)出了7種單輪滾動(dòng)機(jī)器人的設(shè)計(jì)原理: 彈性中心構(gòu)件原理、車輛驅(qū)動(dòng)原理、輪式塊原理、半球輪原理、陀螺儀平衡器原理、固定于質(zhì)心軸上的配重塊原理、輪式于質(zhì)心軸上的配重塊原理。它的行進(jìn)方式是基于陀螺運(yùn)動(dòng)的基本原理, 具有很強(qiáng)的機(jī)動(dòng)性和靈活性,他們開發(fā)該機(jī)器人的目的是用于空間探索[23] 。 國內(nèi)外小型輪式機(jī)器人發(fā)展概況 國外研發(fā)概況早期的典型代表是美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)機(jī)器人研究所研制的單輪滾動(dòng)機(jī)器人Gyrover。輪式輪式機(jī)器人中最常見的機(jī)構(gòu)就是三輪及四輪輪式機(jī)器人。從外觀上看它只有一個(gè)輪子, 它的運(yùn)動(dòng)方式是沿地面滾動(dòng)前進(jìn), 后來又開發(fā)出的球型機(jī)器人也屬于單輪滾動(dòng)機(jī)器人[9]。輪式機(jī)器人有著共同的特點(diǎn)，即運(yùn)動(dòng)速度快、靈活性高、自主性強(qiáng)等特點(diǎn)。隨著災(zāi)難救援機(jī)器人性能不斷地完善，在火災(zāi)、水災(zāi)、毒氣、放射性物質(zhì)以及地震、爆炸等災(zāi)難救援中，起到非常重要的作用。災(zāi)難救援機(jī)器人，是一個(gè)集環(huán)境感知、動(dòng)態(tài)決策與規(guī)劃、行為控制與執(zhí)行等多功能于一體的綜合系統(tǒng)[3]。在一些危險(xiǎn)性大的災(zāi)難中，如隨時(shí)會(huì)引發(fā)爆炸的火災(zāi)現(xiàn)場，有易燃、易爆或劇毒氣體存在的現(xiàn)場，地震后存在易二次倒塌建筑物的現(xiàn)場，施救人員無法深入進(jìn)行偵察或施救，人們急于探知災(zāi)難現(xiàn)場的內(nèi)部險(xiǎn)情，但又不敢或無法接近或進(jìn)入災(zāi)難現(xiàn)場。三個(gè)階段在災(zāi)難發(fā)生時(shí)通常沒有明確的界限，但是各個(gè)階段救援工作都面臨著兩個(gè)問題；環(huán)境的復(fù)雜性和環(huán)境的危險(xiǎn)性。災(zāi)前救援指的是對已經(jīng)預(yù)先知道的，即將要發(fā)生的災(zāi)難采取防范與消除災(zāi)難、人員疏散和物資轉(zhuǎn)移的工作；災(zāi)時(shí)救援是針對火災(zāi)、水災(zāi)、毒氣、放射性物質(zhì)等有