【正文】 ode） (4) 可中斷 可繼續(xù)（ interruptiblecontinued）的 LDM/STM， PUSH/POP，實(shí)現(xiàn)低中 斷延遲。 CortexM3 是一款低功耗處理器，具有門數(shù)目少，中斷延遲短，調(diào)試成本低的特點(diǎn)，是為要求有快速中斷響應(yīng)能力的深度嵌入式應(yīng)用而設(shè)計(jì) 的。頻率達(dá)到 72MHz，是同類產(chǎn)品中性能最高的產(chǎn)品；以 16 位產(chǎn)品的價(jià)格得到比 16 位產(chǎn)品大幅提升的性能是 16 位產(chǎn)品用戶的最佳選擇。 本設(shè)計(jì)采用 ARM 公司研制的 STM32。這樣在串口通信的前提下既保證了手動(dòng)機(jī)器人各個(gè)模塊控制靈活性，又同時(shí)保證了中央處理模塊的響應(yīng)速度和處理能力。這與機(jī)器人的設(shè)計(jì)要求不符故采用 2 塊 STM32 芯片做分級系統(tǒng)。 方案三：根據(jù)手動(dòng)機(jī)器人控制性能的要求，在使用方向盤控制底盤電機(jī)的同時(shí)，按鍵也能控制升降電機(jī)和氣動(dòng)裝置。 STM32 系列基于專 求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用 專門設(shè)計(jì)的 ARM Cortex?M3 內(nèi)核 。 但是 AVR 系列單片機(jī)都不具備硬件正交增量編碼器功能。 AVR 單片機(jī)是高速 嵌入式單片機(jī) ，數(shù)據(jù)處理速度快、中斷響應(yīng)迅速。它是實(shí)現(xiàn)信息處理、命令輸出與智能算法等的平臺(tái)。 其對應(yīng)的系統(tǒng)方框圖如圖 7所示。通過電平控制啟動(dòng)模塊的狀態(tài)。 然后按照通信協(xié)議，接口協(xié)議等要求和其他模塊進(jìn)行信息交換， 由中央處理模塊根據(jù)軟件設(shè)計(jì)中的流程圖和所設(shè)計(jì)的算法，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理。它與其它各個(gè)模塊之間通過不同電路和接口協(xié)議進(jìn)行相連。本系統(tǒng)主要由中央處理模塊、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、 電子方向盤 模塊、 電子剎車模塊、 棘輪 模塊、 LM629 模塊、單片機(jī)模塊、串口模塊、 電子油門 模塊、 通信模塊、 與電 源模塊等 模塊組成。為了解決這個(gè)問題，我們 采用棘輪機(jī)構(gòu)： 在抬起采集機(jī) 器人停在某 一高度時(shí)采用棘輪 鎖死 其位置，當(dāng)其要升降時(shí)機(jī)將其打開，然后啟動(dòng) 升降電機(jī)從而實(shí)現(xiàn)升降。 在 帶有較大負(fù)載 下 電機(jī)處于鎖死狀態(tài)是 非常容易燒毀電機(jī)。 方向盤機(jī)構(gòu)總體圖如圖 45 所示 圖 4 方向盤與編碼器的連接方式 Steering and connection way of the encoder 7 圖 5 方向盤安裝后的實(shí)物圖 Physical picture of the steering wheel is installed 棘輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與討論 手動(dòng)機(jī)器人要通過升降平臺(tái)抬起 15kg 的采集機(jī)器人，在上升或者下降階段我們只要控制升 降電機(jī)，但是升降平臺(tái)停止在某一高度 時(shí)，即保持抬起采集機(jī)器人停在某 一高度時(shí)，伺服電機(jī)是處于鎖死狀態(tài)。圖 3 為手動(dòng)機(jī)器人的整體簡易三維圖。由于手動(dòng)機(jī)器人在亞太大學(xué)生機(jī)器人大賽中要抬起一臺(tái)和自身相當(dāng)重的自動(dòng)機(jī)器人，而普通的電機(jī)達(dá)不到自鎖能力，所以我們額外給升降結(jié)構(gòu)增加一個(gè)棘輪機(jī)構(gòu)來 6 實(shí)現(xiàn)普通電機(jī)的這個(gè)缺陷。底盤采用后驅(qū)形式，兩后輪單獨(dú)用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，兩前輪采用萬向輪結(jié)構(gòu)。 比賽策略 在比賽一開始手動(dòng)機(jī)器人就以最短路線運(yùn)動(dòng)到硬幣所在區(qū)域，并抓取硬幣投放到硬幣箱中，在抓取過程中可以用啟動(dòng)按鈕控制機(jī)器人走自動(dòng)程序精確定位并抓取，這樣有效地為自動(dòng)機(jī)器人運(yùn)行爭取了部分時(shí)間，比賽過程中不同機(jī)器人之間使用非射頻方式進(jìn)行通信，可以更好的協(xié)調(diào)好不同機(jī)器人之間完成相應(yīng)任務(wù)。 5)機(jī)器人代表隊(duì)的配合默契程度。目前大部分自動(dòng)機(jī)器人 尚處于預(yù)編程的水平上，無法達(dá)到高要求的定位標(biāo)準(zhǔn)。才能在競爭激烈，賽況瞬息萬變的比賽中獲得勝利。指機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的機(jī)動(dòng)性、穩(wěn)定性 和組裝水燈的準(zhǔn)確性。 2)機(jī)器人必須具有較高的速度 (含 加速度 )，比賽中誰的速度快，誰就能在更的時(shí)間內(nèi)完成組裝搬運(yùn)工作，搶得比賽的先機(jī)，因 此小組制定了速戰(zhàn)速?zèng)Q的戰(zhàn)術(shù)。通過總 結(jié)往屆的經(jīng)驗(yàn)，小組制定了如下機(jī)器人設(shè)計(jì)原則。另一 種是分散式控制，即采用多臺(tái) 微機(jī) 來分擔(dān)機(jī)器人的控制，如當(dāng)采用上、 5 下兩級微機(jī)共同完成機(jī)器人的控制時(shí)， 主機(jī) 常用于負(fù)責(zé)系統(tǒng)的管理、通訊、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)計(jì)算，并向下級微機(jī)發(fā)送指令信息；作為下級從機(jī)，各關(guān)節(jié)分別對應(yīng)一個(gè) CPU，進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算和 伺服控制 處理，實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)，并向主機(jī)反饋信息。 控制系統(tǒng)有兩種方式。機(jī)器人使用的驅(qū)動(dòng)裝置主要是 電力 驅(qū)動(dòng)裝置，如 步進(jìn)電機(jī) 、 伺服電機(jī) 等，此外也有采用 液壓 、氣動(dòng)等驅(qū)動(dòng)裝置。 驅(qū)動(dòng)裝置是驅(qū)使執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，按照控制系統(tǒng)發(fā)出的指令信號，借助于動(dòng)力元件使機(jī)器人進(jìn)行動(dòng)作。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)即機(jī)器人本體，其臂部一般采用空間開鏈連桿機(jī)構(gòu)，其中的運(yùn)動(dòng)副（轉(zhuǎn)動(dòng)副或移動(dòng)副）常稱為關(guān)節(jié)，關(guān)節(jié)個(gè)數(shù)通常即為機(jī)器人的 自由度數(shù) 。 規(guī)則限定：手動(dòng)機(jī)器人抓取硬幣并將硬幣放置到硬幣箱中，完成速度較 快的另外兩臺(tái)機(jī)器人優(yōu)先啟動(dòng)，這就要求手動(dòng)機(jī)器人穩(wěn)定性高、速度快、定位精準(zhǔn)，所以對手動(dòng)機(jī)器人的要求更高。期間不能違反比賽規(guī)定的限制要求，用時(shí)最少完成任務(wù)或得分最多的獲勝。然后，自動(dòng)機(jī)器人啟動(dòng)把公共區(qū)的籃子搬到手動(dòng)區(qū)并回到啟動(dòng)區(qū)，與此同時(shí)，手動(dòng)機(jī)器人需要把收集機(jī)器人搬起運(yùn)到自動(dòng)機(jī)器人上，由手動(dòng)機(jī)器人把收集機(jī)器人搬運(yùn)到 自動(dòng)機(jī)器人上 。 規(guī)則簡述 每只參賽隊(duì)伍要求有三臺(tái)機(jī)器人 :一臺(tái)手動(dòng)機(jī)器人，一臺(tái)自動(dòng)機(jī)器人和一臺(tái)收集機(jī)器人。本人參與 設(shè)計(jì) 制作 的 手動(dòng) 機(jī)器人就是參加該項(xiàng)比賽的機(jī)器人之一。 20xx年全國大學(xué)生機(jī)器人大賽機(jī)器人主要任務(wù)是由 手動(dòng)操作者坐在 手動(dòng)機(jī)器人 上控制機(jī)器人抓取硬幣放到硬幣箱，自動(dòng)機(jī)器人抓取籃子放 到手動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)區(qū)域，然后手動(dòng)機(jī)器人穿越障礙區(qū)搬運(yùn)搜集機(jī)器人到自動(dòng)機(jī)器人上 ，由自動(dòng) 機(jī)器人將搜集機(jī)器人送到包山所在區(qū)域，待搜集機(jī)器人到達(dá)包山，手動(dòng)機(jī)器 人需抓取籃子回到出發(fā)點(diǎn)配合搜集機(jī)器人完成 “ 平安大吉 ” ，等搜集機(jī)器人將包山不同層的包子放到籃子 里面并沒有出現(xiàn)犯規(guī)動(dòng)作時(shí)宣布 比賽結(jié)束 ，其中完成所有任務(wù)耗時(shí)少的一方獲勝 。 PWM speed control； 1 前言 機(jī)器人涉及多學(xué)科交叉綜合；人工智能、機(jī)器 人技術(shù)、通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、信息及編程技術(shù)、計(jì)算機(jī)學(xué)、材料學(xué)、電子技 術(shù)、傳動(dòng)技術(shù)、接口技術(shù)、 單片機(jī)原理 、精密機(jī)械技術(shù)、自動(dòng)控制理論、伺服傳動(dòng)技術(shù) 等諸多領(lǐng)域的技術(shù)集成。 munication。Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128) Abstract: In the context of the robotics petition at home and abroad, as the main force of college students of talent newborn, homemade robot to participate in various petitions has bee a beautiful landscape in the university campus. As one of the participating representatives of Hunan Agricultural University, participated in the Universiade in 20xx, the AsiaPacific Robot Contest activities involved in robot design and production of the entire process, in terms of innovative design capabilities, ability and cultivate teamwork spirit have been greatly improved. The design of the manual is a high degree of automation, to control accurately flexible robot, robot manual robot by walking module, main control module and the mechanical arm. Need to plete a certain degree of difficulty of the coin 2 accurate pick and place handling robot collection and precise placement of the work (the title es from the AsiaPacific Robot Contest of College Students in 20xx). This robot petitiveness, flexibility, accuracy have higher requirements. Manual robot control system uses as the underlying control module development board based on the STM32 CortexM3 core, take full advantage of that subsection microcontroller highspeed processing capability and high reliability advantages. Key words: Robot。手動(dòng)機(jī)器人的控制系統(tǒng)采用基于 STM32的 CortexM3內(nèi)核的開發(fā) 板作為底層控制模塊，充分利用 了 該款單片機(jī)高速處理能力與可靠性高的優(yōu)勢。需要完成一定難度的硬幣精確抓放，搬運(yùn)收集機(jī)器人并精確放置等工作（題目源于 20xx年亞太大學(xué)生機(jī)器人大賽）。本人作為 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)參賽代表之一，參加了 20xx年亞太大學(xué)生機(jī)器人大賽的各項(xiàng)活動(dòng)，參與了機(jī)器人的設(shè)計(jì)和制作整個(gè)過程，在創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力、動(dòng)手能力和培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作精神等方面都得到了很大提高。 本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè) 人和集體在文中均作了明確的說明并表示了謝意。 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院 全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 手動(dòng)機(jī)器人自控系統(tǒng)設(shè)計(jì) THE DESIGN OF MANUAL HANDLING ROBOT IN AUTONOMOUS SYSTEM 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院全日制普通本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì)誠信聲明 本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭議。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。 同時(shí)，本論文的著作權(quán)由本人與湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方東方科技學(xué)院、指導(dǎo)老師共同擁有。 畢業(yè)設(shè)計(jì)作者簽名： 年 月 日 目 錄 摘 要 ...................................................................................................................................... 1 關(guān)鍵詞 ...................................................................................................................................... 1 1 前言 .................................................................................................................................... 2 20xx 年亞太機(jī)器人大賽比賽主題與規(guī)則 ................................................................ 2 主題簡述 ........................................................................................................ 2 規(guī)則簡述 ........................................................................................................ 2 手動(dòng)機(jī)器人的主要任務(wù)簡介 .................................................................................... 3 2 機(jī)器人創(chuàng)意設(shè)計(jì)與方案 .............................................................................