文档介绍：科大RoboShow邀请赛
1 创意:
创意背景:
我们的创意来自于目前全世界都面临的一个生存危机问题——水资源的匮乏。椐统计:
人类拥有的水资源:自然界中的水(覆盖地球表面约71%)%%,%,占总水量不到1%,所以世界上有许多国家和地区存在着缺水危机。
我国的水资源状况:
我国的水资源并不富裕,居世界第六位。人均水量约为世界人均水量的四分之一,许多地区已经出现水资源短缺影响人民生活,制约经济发展的局面,此外许多地区和企业浪费水资源,使水资源受到的污染也很严重,应与于重视。
基于以上现况,我们设计如下场景:一天,(机器人)小女孩“毛毛”在放学回家的路上,看见一株因缺水而枯萎的小花,善良的毛毛不想让这株可怜的小花这样的死去,于是为了救这一株小花而到处去找水,但是她所看到的却是干涸的河床、枯黄的野草,最终没有找到一滴水,于是她无奈地回到了小花的跟前,眼看着奄奄一息的花儿,自己却无能为力,就伤心地哭了,泪水落到了花的身上。突然,奇迹出现了,小花因小女孩的泪水而神奇的复活了,小女孩见到此情此景时,转悲为喜,以一段欢快的舞蹈表达小女孩此时此刻的愉快心情。最后用一段发人深思的告白结束全场的表演。
构思过程
经过多次征求意见,组内讨论,我们设计的故事情节如下:(舞台布景:阳光,小路,干涸的河床,干枯的野草野花等等)
傍晚,阳光依然没有半点退却的意思。当下课铃响时,毛毛如往常一样高高兴兴地回家。就在回家的路上,偶然在路边看见一株已经凋零的小花。
善良的毛毛不忍心让它就这样无声无息的死去。与是毛毛转身去找水来就活小花,但是找来找去都没有找到一滴水,连小河都枯竭了。
无奈之下,小女孩只好再次回到小花身边,面对即将死去的小花,小女孩流下了伤心的泪水。突然,小花竟然缓缓地复活了。噢,原来是泪水!是泪水滴在了花的身上!小女孩见到花儿的复活,转悲为喜,欢快地围绕着花儿舞蹈。跳舞的过程中的旁白:(朋友,你知道是谁把生命给了我们?是谁把绿色给了山川?是谁把丰收给了田野?是水!是水!水是生命之源!当宇宙中那颗冰球与地球相撞后,地球便有了水。因为有了水人类才开始生生息息地繁衍,因为有了水大地才披上了绿装,万物才有了生机勃勃的容颜。)最后以一句发人深省的话“为了我们共同的家园,请珍惜每一滴水”结束了全场的表演。
2 机械部分
机器人头部可以实现两个自由度的运动,使用两台小型减速直流电机,:
图1 头部电机示意图
头部电机1可以实现昂头、低头两种动作,电机1正转由连轴器带动电机2正向转动,如图 。。电机2的正反转带动头部可以实现摇头的动作。
图2 头部电机详解图
假设毛毛面部在xoz平面内,旋转电机2,其面部转到yoz面内,由头部两个自由度的组合,可以实现头部各种动作。
机器人肩部使用角铁连接,角铁机械强度高,不易变形,在机器人动作时可以有效保持本体形态,不发生抖动现象;手臂使用铝合金材料连接,铝合金质轻、强度高,安装在手臂上可以有效减轻手臂电机的负荷、保证其稳定性。整个手臂共使用6个电机,其中左右手各使用3个电机,左右手安装形式完全相同,下面介绍手部电机安装结构。。
图3 手部电机示意图
电机1、2、3组合,可以使机器人手臂实现三个自由度的运动,能很好地模拟人手大小臂的各种动作。电机1实现张合臂动作,电机2实现大臂动作,电机3实现小臂动作。由此组合成手臂的第二个关节,在整个空间内自由运动。由这4个电机的组合运动,控制手臂在空间内自由运动,实现手臂的自由弯曲。在我们的表演中,可实现毛毛的各种舞蹈动作及其它细微动作。
图4 手部电机立体图
腰部由电机5驱动,一改传统的拉线式结构,我们通过连杆与转动轴相连实现弯腰动作。腰部机械结构设计精巧,巧妙的利用了杠杆的原理,电机负荷大大减轻,控制精确,工作稳定。平面设计图如下:
图5 腰部电机示意图
底盘安装了三个轮,其中由两个驱动轮和一个万向轮组成,安装结构如图 。
图6 底盘俯视图
万向轮安装在最前端,可实现0~360度自由转向,后轮由两个大功率减速直流电机带动机器人前后运动。
3 硬件电路设计
系统的硬件电路主要由以下几个模块组成:+5V电源稳压电路及+9V电压稳压电路、红外传感器调理电路、直流电机驱动电路、单片机最小系统板电路。
以下分别介绍:
控制模块
单片机最小系统板的设计
图7 AT89S52单片机最小系统原理图
该模块的附