文档介绍：摘要
机器人作为机械自动化的一种高端表现形式,代表着二十世纪人类最伟大的发明成果。机器人拥有部分与人或其他生物相类似的能力,其中就包括了感知能力、行动能力、动作协调能力以及运动规划能力等。而随着科学技术发展的日新月异,尤其是信息技术的发展促进了控制理论的日趋完善,再加之其他学科的配合,使得机器人种类逐渐丰富起来,整体性能也有了很大的进步,可以被应用到多个领域当中。由深海至太空,这些人类自身生理身体难以承受的极限环境,都可以见到机器人的身影。应该说,随着现代机器人技术的逐渐完善,其已经突破了传统工业机器人的意义范畴,正在向特种机器人的方向发展。
特种机器人是从事专门恶劣环境、高危险性的工作的机器人。管道除垢机器人属于特种机器人,在工业生产中主要用来清除附着在管壁上的污垢。国外管道机器人的研究工作较国内早,在工业上常使用的有管道探伤机器人和管道检测机器人等;针对管道机器人所做出的研究,国内尚且处于起步时期,大部分还都是停留在实验室阶段当中。无论国外还是国内,针对管道除垢机器人的研究工作进行的还很少,理论技术等也还不成熟。对管道的化学清洗是目前最常用的除垢方法,通常以酸性溶液来溶解较硬的钙、镁类污垢,这种方法的弊端是:成本较高,容易污染环境,还会腐蚀管壁。针对这一问题,本文提出了机械除垢方式,机器人除垢属于机械除垢方式,可以实现无腐蚀、无污染、劳动强度低等优点。
本文是以吉林省教育厅的科技合作项目“火电厂排灰管道自主除垢机器人系统”[吉教科合字2010第75号]为支撑,主要设计、制造管道除垢机器人的样机,并以实体样机为载体进行对其运动控制进行研究。应用到电机原理控制、电子与驱动、信号检测与处理、组件对象模型、机械制造等技术,使这些技术与样机成为有机整体并使之系统化、工程化。
在对机器人的设计、制造过程中,应用SolidWorks建立机器人仿真模型,从而为进一步实现机器人的工件图和样机实体模型做了准备;采用VB制作上位机控制界面;下位机利用STC
89C52单片机实验板与直流电机驱动板相结合,实现样机的运动控制。
在对机器人的运动控制系统研究与设计中,采用了闭环脉宽调速系统实现对直流电机的转动及转向的调节。
实验结果表明,闭环脉宽调速系统能够快速地使电机进入稳态运行,缩短了暂态过程的时间,对直流电机的控制效果也十分理想,适用于市面上大部分直流电机的控制。因此整体系统具有很好的通用性。
关键词: PWM;模糊控制;PID控制;机器人技术;单片机
Abstract
A robot is a machine automation form, with some person or creature similar abilities, such as perception, planning, action and movement coordination ability, the robot is considered to be one of the greatest inventions of mankind in twentieth Century. In the een sixties advent of industrial robots, along with social progress and the rapid development of science and technology, especially information technology, control theory, and the integrated course of rapid development, more and more types of robots, performance is improved constantly, the specific application of the field is constantly expanding. From the depths of the sea to space, where humans cannot bear various extreme environments are applied to robot. Can say, modern robot technology development and the consummation, has already broken the traditional industrial robot category, is gradually shifting to application development for various special field and special conditi