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机器人课程设计报告范例【范本模板】.docx

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机器人课程设计报告范例【范本模板】.docx

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机器人课程设计报告范例【范本模板】.docx

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机器人课程设计
名称
院系电子信息工程系
班级10电气3
姓名谢士强
学号107301336
指导教师宋佳
目录
第一章绪论2
1。1课程设计任务背景2
1。2课程设计的要求2
第二章硬件设计3

2。2电机驱动4

2。
2。

第三章软件设计8

。1步态解析:8
。2程序逻辑图:9
3。2用NorthStar设计的程序9
第四章总结11
第五章参照文件12
1
第一章绪论
1。1课程设计任务背景
机器人由机械部分、传感部分、、机械结构系统、感觉系统、机器人一环境交互系统、人机交互系统、控制系统六个子系统现在机器人宽泛用于工业自动化领域,如汽车制造,医疗领域,如远程协助机器人,微纳米机器人,军事领域,如单兵机器人,拆弹机器人,小型侦探机器人(也属于无人机吧),美国大狗这样的多用途负重机器人,科研勘
探领域,如水下勘探机器人,地震废墟等的用于找寻的机器人,煤矿利用的机器
人。现在机器人发展的特点可概括为:横向上,应用面越来越宽。由95%的工业应用扩展到更多领域的非工业应用。像做手术、采摘水果、剪枝、巷道掘
进、侦探、排雷,还有空间机器人、潜海机器人。机器人应用无量制,只要能想到的,就可以去创立实现;纵向上,机器人的种类会越来越多,像进入人体的微型机器人,已成为一个新方向,可以小到像一个米粒般大小;机器人智能化获取加强,机器人会更加聪颖

设计一个机器人系统,该机器人可以是轮式、足式、车型、人型,也可以
是仿其他生物的,但该机器人应具备的基本功能为:可以灵便前进,能感知光源、转向光源并追踪光源;别的还应具备一项其他功能,该功能可自选(如亮灯、按钮启动、红外凑近停止等)。
详尽要求以下:
1、依照功能要求进行机械构型设计,并用实训套件搭建实物。
2、基于实训套件选定满足功能要求的传感器;
3、设计追光策略及运动步态;
4、用NorthStar设计完满的机器人追光程序;
5、调试;
6、完成课程设计说明书,内容:方案设计、硬件搭建过程(附照片)、控制算法流程、程序编写、调试结果、心得领悟。
2
第二章硬件设计
机器人的硬件主要包括主控板、,其实不需要可以载人,所有Segway的系统对我们而言是有参照价值的,依照设计是系统要求,该方案的选材及控制以下。
2。1结构设计
MultiFLEX2-AVR控制器,1块;
多功能调试器和线,1套;
光强传感器,2个;
舵机,8个;
连接件,若干。
舵机:
控制器:

3
2。2电机驱动
,驱动系统的传动方式也就不同样。驱动系统的传动方式主要有四种:液压式、气压式、电
,其特点是电源取用方
便,响应快,驱动力大,信号检测、传达、办理方便,并可以采用多种灵便的控制方式,驱动电机一般采用步进电机或伺服电机,目前也有采用直接驱动电机,但是造价较高,控制也较为复杂。
电动机也称电机(俗称马达),在电路中用字母“M”(旧标准用“D")表示。它的主要作用是产生驱动转矩,作为用电器或各种机械的动力源。电动机按结构及工作原理可分为直流电动机,异步电动机和同步电动机。同步电动机还可分为永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同布电动机。异步电动机可分为感觉电动机和交流换向器电动机。直流电动机按结构及工作原理可分为无刷直流电动机
和有刷直流电动机。
舵机是遥控模型控制动作的动力本源,不同样种类的遥控模型所需的舵机种类
也随之不同样。
舵机主若是由外壳、电路板、无核心马达、齿轮与地址检测器所组成。其工
作原理是由接收机发出讯号给舵机,经由电路板上的IC判断转动方向,再驱动
无核心马达开始转动,透过减速齿轮将动力传至摆臂,同时由地址检测器送回讯
号,判断可否已经到达定位。地址检测器其实就是可变电阻,当舵机转动时电阻值也会随之改变,藉由检测电阻值即可知转动的角度。一般的伺服马达是将细铜线围绕在三极转子上,当电流流经线圈时便会产生磁场,与转子外面的磁铁产生
排斥作用,进而产生转动的作用力。
伺服电动机又称执行电动机,在自动控制系统中,用作执行元件,把所收到的

大类,其主要特点是,当信号电压为零时无自转现象,转速随着转矩的增加而匀
速下降,伺服电机内部的转子是永磁铁,驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场,转子在此磁场的作用下转动,同时电机自带的编码器反响信号给驱动器,驱动器依照反响值与目标值进行比较,调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度(线数)。
4

传感器是自动化系统和机器人技术中的要点部件,作为系统中的一个结构组
成,其重要性变得越来越明显。传感器技术它综合了多方面的知识,在近几年体
现特别突出。人类拥有五种感觉(视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉)。机器人需
、听觉和触觉,这些感
觉是经过相应传感器获取的。
机器人传感器依照检测对象的不同样可分为内部传感器和外面传感器。
a。内部传感器:用来检测机器人自己状态(如手臂间角度)的传感器。多
为检测地址和角度的传感器。
b。外面传感器:用来检测机器人所处环境(如是什么物体,离物体的距离有
多远等)及情况(如抓取的物体可否滑落)的传感器。详尽有物体鉴别传感器、
物体探伤传感器、凑近觉传感器、距离传感器、力觉传感器,听觉传感器等。
。1光强传感器
光强传感器是一种感觉光的强弱并进行显示、办理的测量装置。使它可以完
成多种光学实验,诸如比较光强和距离的关系;研究光的干涉、衍射、偏振;在
不同样光源下测量光的相对强弱;研究不同样光源的明、暗变化等。常用于生物、化
学实验中。光强传感器对可见光波长的光照强度很敏感,其核心元件是一只
光敏电阻其输出的信号为与光强相关的模拟信号,光强传感器对可见光波
长的光照强度很敏感,其核心元件是一只光敏电阻,光强传感器的外观如图



5
光传感器是利用光敏元件将光信号变换为电信号的传感器,它的敏感
波长在可见光波长周边,包括红外线波长和紫外线波长。光传感器不但局
限于对光的探测,它还可以作为探测元件组成其他传感器,对好多非电量进
行检测,只要将这些非电量变换为光信号的变化即可。光传感器是目前产
量最多、应用最广的传感器之一,它在自动控制和非电量电测技术中占有
特别重要的地位。最简单的光敏传感器是光敏电阻,当光子冲击接合处就会
产生电流。
。2光强传感器原理
利用光敏元件可将光信号的特点,将柴油机燃烧室内着火燃烧时火焰光辐射
信号变换为电信号而反响出柴油机的燃烧情况。以下图2。4为光强传感器的原理
图.

光强传感器应用
在农业生产、气象环保等工作中,,光强对作物有着决定性的作用。因此光强传感器应用于室内光照度的测定,光源强度与距离间关系的研究。

1、安装底盘和舵机架,安装舵机时需要注意其两端其实不完满对称,需要其实质情况来装置舵机,以保证轮子的对称分布。
2、安装舵机,将舵机装入舵机架中用螺丝钉固定.
3、安装橡胶轮,用LZ4连接件安装轮子,并用螺丝钉固定.
4、更正ID号,取出多功能调试器和电源,连接好左前轮舵机。
查察端口号并打开串口,“我的电脑”点右键,选择“管理”选择“设备管理器"选择“端口COM和LPT”,即可看到端口号“USBSerialPort(COM1)”。
6
5、组装机械手,在这里组装的是一个3自由度的机械手,即手掌、腕关节和肘关节。
6、安装光敏传感器、红外凑近传感器、控制器和LED灯到上底板上。
7、接线,将光敏传感器IO10~IO10,红外凑近传感器接到IO9,LED灯分别接到IO0~,。连接好多功能调治器,控制器和PC机,将直流稳压电源连接到控制器,搭建好的轮形机器人以以下图2。5所示.

7
第三章软件设计
3。1步态设计
。1步态解析:
轮式机器人前进分为五步,
第一步,前进,;
第二步,左转;
第三步,右转;
第四步,前进;
第五步,重复第一步,实现循环.
追光的步态设计:
在获取了两侧的光强数值后,便可以开始设计程序的逻辑框架。将情况分为3
种:
情况一,左侧光比右侧光强;
情况二,左侧光比右侧弱,
情况三,,并且覆盖了所有
可能出现的状态。在程序的主程序里,用三个条件来区分这三种情况.
作为左右光强比较的中间变量,对两侧光强的差值Diff进行计算:Diff=Left—
Right,
三种情况的区分将围绕差值Diff进行:
情况一,左侧光强比右侧光强:Diff〉50
情况二,左侧光强比右侧光弱:Diff<50
情况三,左侧光强与右侧光凑近相等:Diff〈=50且Diff〉=50
在判断条件里,使用50这个数值,是考虑到不同样的光强传感器采集同样的光照强
度数据可能存在着差异,因此给出一个区间而不是一个数据
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。2程序逻辑图:
依照该项目的设计要求在画程序流程图时对付程序有必然的解析,解析后获取以以下图
3。1所示的程序逻辑图。


依照要求编写机器人追光的程序逻辑图但在编写程序时应注意舵机中参数的设计和舵机调试是ID参数的设置.

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