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掃地機(jī)器人設(shè)計(jì)方案-閱讀頁(yè)

2025-05-10 01:30本頁(yè)面
  

【正文】 速和計(jì)算里程。光電編碼器由光柵盤(pán)、發(fā)光器、光電檢測(cè)和整形電路四部分構(gòu)成。碼盤(pán)與電動(dòng)機(jī)同軸固定,電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí),光柵盤(pán)與電動(dòng)機(jī)同速旋轉(zhuǎn)。增量編碼器的每一個(gè)脈沖即表示電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)相應(yīng)的角度。該光電編碼器采用槽型紅外對(duì)射管,波形調(diào)理采用74HC14施密特觸發(fā)器,除去波形毛刺抖動(dòng)。傳感探測(cè)子系統(tǒng)包含:2+π紅外測(cè)距模塊組、四向超聲波檢測(cè)電路、陀螺儀與加速度計(jì)模塊。范圍轉(zhuǎn)動(dòng)(即2+π中的π)的紅外測(cè)距傳感器組成。調(diào)理電路以TL074為核心運(yùn)算放大器,實(shí)現(xiàn)了隔直濾波和信號(hào)放大功能。即指光照使不均勻半導(dǎo)體或半導(dǎo)體與金屬結(jié)合的不同部位之間產(chǎn)生電位差的現(xiàn)象。為了提升接收的靈敏度和減少干擾,一般都會(huì)增加一個(gè)對(duì)應(yīng)接收中心光譜的光學(xué)濾鏡。當(dāng)檢測(cè)到激光射入時(shí),接收管的輸出5V電平,此時(shí)系統(tǒng)判斷前方為不可進(jìn)入的區(qū)域。PCB上的兩個(gè)電位器分別用于調(diào)節(jié)紅外發(fā)射管限流電阻和接收管的射級(jí)偏置電阻,從而分別改變發(fā)射紅外的強(qiáng)度和接收紅外的靈敏度,等同于接近判斷閩值,這個(gè)距離值閩值最小為10cm,最大90cm。,主要包括基地控制器MSP430G2553最小系統(tǒng)、超聲波發(fā)射模塊、鋰電池充電電路。充電基地的任務(wù)復(fù)雜度、實(shí)時(shí)性都不高,應(yīng)盡量選擇低成本的控制器。某些型號(hào)還具有多功能硬件乘法器、硬件乘加功能、DMA等一系列先進(jìn)體系結(jié)構(gòu),大大增強(qiáng)了數(shù)據(jù)處理和運(yùn)算能力,可以高效地完成各類(lèi)數(shù)字模擬信號(hào)的處理任務(wù)。不同型號(hào)組合了以下功能單元模塊:模擬比較器、通用定時(shí)器、基本定時(shí)器、看門(mén)狗定時(shí)器、硬件乘法器、液晶驅(qū)動(dòng)器、10位//12位//16位ADC,12位DAC, USART, I2C總線、SPI總線、DMA控制器、Flash控制器等。系統(tǒng)還具有多種低功耗模式,從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)總功耗的有效控制。因?yàn)槌潆娀厝蝿?wù)速度和時(shí)間精度要求不高,故采用內(nèi)部DCO(數(shù)控振蕩器)為時(shí)鐘。 超聲波收發(fā)模塊原理圖該模塊包含基于微控制單元、基于運(yùn)放芯片的TL074信號(hào)調(diào)理單元和基于電平轉(zhuǎn)換芯片MAX3232的發(fā)射驅(qū)動(dòng)單元。超聲波的產(chǎn)生是由周期性的對(duì)超聲波發(fā)生振子頭進(jìn)行電壓激勵(lì)產(chǎn)生的,這個(gè)激勵(lì)的功率與超聲波的能量成正比,最大驅(qū)動(dòng)電流也只有3mA,功率約lOmW, V,最大驅(qū)動(dòng)電流65mA(實(shí)際受到所選振子交流阻抗的限制,輸出電流不會(huì)大于1OmA,最大驅(qū)動(dòng)能力大幅提升。TL074構(gòu)成的一系列電路與四向超聲波檢測(cè)原理相同,用于檢測(cè)、調(diào)理超聲波接收器接收的超聲波返回信號(hào)。 外殼的有限元分析由于掃地機(jī)器人不大,很容易被人或家里的寵物踩到,那么必須要考慮它能否承受得住這種壓力,下面模擬掃地機(jī)器人局部被重物壓住,做了有限元分析,驗(yàn)證機(jī)器人能否被壓壞。根據(jù)呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)面板中的最大應(yīng)力為270,小于材料的屈服強(qiáng)度,掃地機(jī)器人不會(huì)被壓壞。為了完成這次的設(shè)計(jì),我給自己制定了計(jì)劃,每天完成一定的設(shè)計(jì)任務(wù),這樣才保證了作業(yè)的按時(shí)完成。這次設(shè)計(jì)我是按照這樣的步驟進(jìn)行下去的,首先,根據(jù)對(duì)淘寶網(wǎng)上面在售的掃地機(jī)器人的仔細(xì)調(diào)研,和對(duì)用戶(hù)需求的深刻分析,堅(jiān)持經(jīng)濟(jì)性和先進(jìn)性的原則,選定了一款掃地機(jī)器人,并確定了其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。最后,著重進(jìn)行了機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和電路設(shè)計(jì),采用SolidWorks進(jìn)行了3維模型的繪制,其中機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)詳細(xì)介紹了本方案與市場(chǎng)上普通掃地機(jī)器人所不同的部分,并逐一分析了它的優(yōu)勢(shì),電路設(shè)計(jì)也從四個(gè)方面分別進(jìn)行了介紹。對(duì)于定位方案的選取,通過(guò)查閱資料了解到目前主流的定位方案有三種,包括航跡推算方法、信標(biāo)定位方法和視覺(jué)成像定位方法,通過(guò)對(duì)比各自?xún)?yōu)缺點(diǎn)選定航跡推算方法為最優(yōu)定位方案,原因在于:該定位功能的實(shí)現(xiàn)不需要借助外部傳感器,定位穩(wěn)定性不引入外界因素;理論上不存在定位盲區(qū),適合清掃任務(wù)的復(fù)雜地形;累進(jìn)誤差是在時(shí)間上的累加,清掃任務(wù)每次時(shí)間不會(huì)超過(guò)45分鐘,誤差控制在可以接受的范圍內(nèi);節(jié)省硬件成本,有利于控制產(chǎn)品價(jià)格或者增厚利潤(rùn)。最后,要感謝***老師在課堂上講授的電路方面的知識(shí),對(duì)本次的電路設(shè)計(jì)方案有很大幫助,同時(shí)也感謝幾位教研室的同學(xué)的幫助,自己能順利的完成本次的作業(yè)也非常有成就感,在以后的學(xué)習(xí)和工作過(guò)程中我會(huì)不斷進(jìn)步,以求做
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