文档介绍：机器人创新实践设计
实验项目名称
机器人创新实践设计
实验学时
48
指导教师
黄英亮
实验地点
舞蹈机器人创新基地
实验对象
全校本科生
可选人数
32
《机器人创新实践设计》创新实验教学大纲
一、课程基本信息
1、课程代码:
2、课程名称(中/英文):《机器人创新实践设计》《the creative practice design of robot》
3、学时/学分:48/3
4、先修课程:《机械设计》、《机械原理》、《计算机程序设计基础(C语言)》、《材料力学》、《微机原理》、《单片机原理》<<电工电子技术>>等。
5、面向对象: 全校本科生
6、开课院(系):机电学院
7、教材、教学参考书:
教材:《机器人创新实践设计实验指导书》自编
参考书:《工业机器人技术基础》孙树栋西北工业大学出版社 2006
《机器人技术及应用》吴瑞祥北京航空航天大学出版社 2001
《机器人技术导论》匡兴华陈元兴译国防科技大学出版社 2000
《机器人学》蔡自兴等清华大学出版社 2000年
二、课程性质和任务
机器人是技术密集,知识密集的高技术产品,涉及到机械学、电子技术、自动控制、计算机技术、传感器技术等。本实验对机器人的原理、机械结构、驱动和控制系统设计以及机器人的应用等作必要的论述,
本课将最新科研成果与现代机器人学的发展现状及其发展趋势紧密结合,既让同学们全面掌握机器人学的基本知识,又能让同学们对现代机器人学的发展前景有一个较全面的了解。主要任务是培养学生具有对典型机电一体化技术产品——机器人的设计、开发能力和创新能力。
三、教学内容和基本要求
1、机器人本体结构设计
2、机器人结构优化设计
3、单片机最小系统设计
4、直流电机、步进电机等电机的外围电路设计
5、运动控制编程
6、复杂动作设计实验
7、自主设计
四、实验(上机)内容和基本要求
3-5人为一小组,根据自己的兴趣进行模块的设计开发;
五、对学生能力培养的要求
机器人是一个典型的机电一体化系统,目前世界各国也都将之视为进行实践性工程训练、教学实验和研究最为理想的平台。机器人设计包含了电子电路、检测技术与传感器、控制原理与控制工程等众多专业,这些专业课程所体现的正是现代创新工程专业的普遍性原理,所以也可以将这些课程称为现代创新工程之道。许多国内外的知名公司都相继在开发各种教育与娱乐机器人,目的就是为现代创新工程专业教学提供共同的教育、实验、开发平台,引导学生学习电子电路、检测技术与传感器和控制原理和控制工程等基础课程。因此,采用机器人作为计算机、检测与控制技术的教学、实验平台是各相关工程专业的最佳选择,这就是设立机器人创新设计的目的和动因。
六、其它说明
本实验为选修实验,不限专业,只要有一定的基础知识,对此感兴趣的同学均可参加。
机器人创新实践设计实验指导书
黄英亮编
机电学院工业工程系
2009年12月
一、控制设计原理
以模拟舵机控制的信号要求为基准,使用了采用基于AVR单片机的模拟PWM技术。单片机的I/O口输出的信号经过磁耦合隔离芯片,有效的防止舵机抖动。无线开关使用的是无线遥控模块,通过控制单片机的供电与否来实现对动作的控制。单片机与计算机端的通信可以使用的计算机串口。程序下载用的是top烧写器烧录进去的,也支持ISP下载功能。
用户
户
通过用户界面,逐帧调出机器人的动作
软件根据用户所制定的数据自动生成数据库文件
根据数据库中的数据生成单片机程序
该系统将成为用户与舵机间的一个接口。用户只需像做简单动画那样一帧一帧地确定机器人的动作,然后通过24位舵机系统实时调试机器人的动作,调试满意后,只需点击确定,软件就自动为用户写出了对应的单片机程序。将这个程序烧入单片机中,那么繁杂的调试就这么轻轻松松完成了
(一)机器人控制技术介绍
驱动:
舵机主要由以下几个部分组成, 舵盘、减速齿轮组、位置反馈电位计5k、直流电机、控制电路板等。工作原理:控制电路板接受来自信号线的控制信号控制电机转动,电机带动一系列齿轮组,减速后传动至输出舵盘。舵机的输出轴和位置反馈电位计是相连的,舵盘转动的同时,带动位置反馈电位计,电位计将输出一个电压信号到控制电路板,进行反馈,然后控制电路板根据所在位置决定电机的转动方向和速度,从而达到目标停止。
舵机的控制信号为周期是20ms的脉宽调制(PWM)信号,-,相对应舵盘的位置为0-180度,呈线性变化。也就是说,给它提供一定的脉宽,它的输出轴就会保持在一个相对应的角度上,无论外界转矩怎样改变,直到给它提供一个另外宽度的脉冲信号,它才会改变输出角度到新的对应的位置上。舵机内部有一个基准电路,产