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(毕业设计全套)零转角轮式机器人底座机电传动结构设计(打包下载) (毕业设计全套)零转角轮式机器人底座机电传动结构设计(打包下载)

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《(毕业设计全套)零转角轮式机器人底座机电传动结构设计(打包下载)》修改意见稿

1、“.....受力几乎样为.。聚甲醛的抗压强度为,抗弯强度为,整个零件的强度和刚度是非常大的。从每个件的受力来看,材料聚甲醛的各个力学性能完全满足本文的设计要求。支撑件和车轮轴是滚动摩擦配合,属于间隙配合。由于聚甲醛的耐摩擦性好,而机器人移动速度慢,从摩擦的角度来说,聚甲醛也是理想的支撑件材料。红外遥控机器人系统设计.系统总体方案种可选的轮式机器人底座上表面的驱动和检测装置的布局。假设地面由方形地砖铺成或画有方格的平面,底座下部安装若干个红外传感器,可检测到地面方格的边缘及结点,依此确定底座的方向和位置。底座四边安装接近开关或距离检测传感器,实现防撞或避障功能图系统总体框图.系统方案论证机器人行走方案论证方案现在常见的机器人行走有几个舵机来实现多自由度的运动,行走稳定,且可实现许多种方式的行走。但花费的较大。方案二经大量的查阅资料,我找到了用红外线控制实现零转角轮式机器人底座的原地旋转方向前进或后退停车驻杀位置和边缘检测等功能缺点是不能适应各种地形,行走起来姿态不是很好。鉴于自己能力有限等方面的原因,本人选择第二种方案......”

2、“.....经过反复考虑论证,决定使用红外传感器电机,制作车体的底座使用有机玻璃为材料,比较轻,可以减少驱动设备的负担,比较经济。方案二购买现成机体。比较昂贵且本设计方案结构简单,无需购买。控制器方案论证按照题目要求,控制器主要用于控制电机,红外遥控器将信号传输给控制器,控制器做出相应处理,实现电机的前进和后退,转向。方案可以采用为系统的控制器,优点是该系统功能强大,片上外设集成度搞密度高,提高了稳定性,系统的处理速度也很高,适合作为大规模实时系统的控制核心。方案二采用作为系统控制的方案。单片机算术运算功能强,软件编程灵活自由度大,功耗低体积小技术成熟,成本也比低。考虑到性价比问题,本设计选择用单片机做控制器。综合以上的优缺点,本设计决定采用第二种方案。驱动器方案论证方案直流电机这是最最普通的电机。直流电机最大的问题是无没法精确控制电机转的圈数,也就是位置控制,必须加上个编码盘,来进行反馈,来获得实际转的圈数。但是直流电机的速度控制相对就比较简单,用种叫脉宽调速的调速方法可以很轻松的调节电机速度......”

3、“.....选购时要考虑的参数是电机的输出力矩,电机的功率,电机的最高转速。方案二步进电机它可以个角度个角度旋转,不象直流电机,你可以很轻松的调节步进电机的转角位置,如果你发个转圈的指令,步进电机就不会转圈,但是如果是直流电机,由于惯性作用,它可能转圈半。步进电机的调速是通过控制电机的频率来获得的。般控制信号频率越高,电机转的越快,频率越低,转的越慢。选购时要考虑的参数是电机的输出力矩,电机的功率,每个脉冲电机的最小转角。方案三微型伺服马达,也叫舵机。它的特点是大扭力,控制简单,装配灵活,相对经济,但它亦有其不足首先,它是个精细的机械部件,超出其承受能力之外的力会导致其损坏,其次它内藏电子控制电路,不正确的电子连接也会导致其损坏,因此,有必要在使用前了解其工作原理,以免造成不必要的损失。综上所述,根据自己的需求,选择了微型伺服马达为驱动器。供电单元论证整个系统需要电源的有红外接收与发射设备,单片机,舵机。舵机需要电压为,需要通过将电压转换成供电。在舵机和直流电机工作时,电路中的电流会产生较大的波动。方案采用单电源供电......”

4、“.....此方案的优点是减少机身的重量,操作简单。但系统中各个部分所需电压不,通过转换,当同时工作时,可能产生过电流太大,从而烧坏电压转换芯片,甚至烧坏单片机。同时,较大的电流波动影响单片机的稳定性。方案二采用双电源供电。通过两个独立的电源分别对循迹小车模块和清障模块进行供电。此方案的优点是,减少波动,单片机稳定性比较好,可以让小车更好的运作起来,唯的缺点就是会增加小车的重量。综合以上的优缺点,本设计决定采用第二种方案。红外遥控设备论证本设计需要机器人完成前进,后退,转向运动,运动形式比较少,所以选用简单的四个按键的遥控器即可。.系统最终方案经过各方面的论证,最终的方案如下.机体用有机玻璃自行设计尺寸来制造。.行走的腿部运用舵机驱动,且每个足都具有相应的自由度。.采用单片机主控制器。.采用双电源供电,电压经转化为后供单片机使用,干电池供舵机使用。.使用红外遥控器控制机器人的行走,遇到障碍时能够及时避障。驱动器设计.微型伺服马达内部结构个微型伺服马达内部包括了个小型直流马达组变速齿轮组个反馈可调电位器及块电子控制板。其中......”

5、“.....带动变速减速齿轮组,使之产生高扭力的输出,齿轮组的变速比愈大,伺服马达的输出扭力也愈大,也就是说越能承受更大的重量,但转动的速度也愈低。图舵机内部结构.微型伺服马达的工作原理个微型伺服马达是个典型闭环反馈系统,其原理可由下图表示图舵机原理图图机器人专用伺服马达工作原理减速齿轮组由马达驱动,其终端输出端带动个线性的比例电位器作位置检测,该电位器把转角坐标转换为比例电压反馈给控制线路板,控制线路板将其与输入的控制脉冲信号比较,产生纠正脉冲,并驱动马达正向或反向地转动,使齿轮组的输出位置与期望值相符,令纠正脉冲趋于为,从而达到使伺服马达精确定位的目的。.微型伺服马达控制标准的微型伺服马达有三条控制线,分别为电源地及控制。电源线与地线用于提供内部的直流马达及控制线路所需的能源,电压通常介于之间,该电源应尽可能与处理系统的电源隔离因为伺服马达会产生噪音。甚至小伺服马达在重负载时也会拉低放大器的电压,所以整个系统的电源供应的比例必须合理。输入个周期性的正向脉冲信号,这个周期性脉冲信号的高电平时间通常在之间......”

6、“.....并不很严格,下表表示出个典型的周期性脉冲的正脉冲宽度与微型伺服马达的输出臂位置的关系.伺服马达的电源引线图舵机马达电源引线电源引线有三条,如图中所示。伺服马达三条线中红色的线是控制线,接到控制芯片上。中间的是工作电源线,般工作电源是。第三条是地线。.伺服马达的运动速度伺服马达的瞬时运动速度是由其内部的直流马达和变速齿轮组的配合决定的,在恒定的电压驱动下,其数值唯。但其平均运动速度可通过分段停顿的控制方式来改变,例如,我们可把动作幅度为的转动细分为个停顿点,通过控制每个停顿点的时间长短来实现变化的平均速度。对于多数伺服马达来说,速度的单位由“度数秒”来决定。.使用伺服马达的注意事项除非你使用的是数码式的伺服马达,否则以上的伺服马达输出臂位置只是个不准确的大约数。普通的模拟微型伺服马达不是个精确的定位器件,即使是使用同品牌型号的微型伺服马达产品,他们之间的差别也是非常大的,在同脉冲驱动时,不同的伺服马达存在的偏差也是正常的。正因上述的原因,不推荐使用小于及大于的脉冲作为驱动信号,实际上,伺服马达的最初设计表也只是在的范围。而且......”

7、“.....脉冲宽度转动角度之间的线性关系也会变差。要特别注意,绝不可加载让伺服马达输出位置超过的脉冲信号,否则会损坏伺服马达的输出限位机构或齿轮组等机械部件由于伺服马达的输出位置角度与控制信号脉冲宽度没有明显统的标准,而且其行程的总量对于不同的厂家来说也有很大差别,所以控制软件必须具备有依据不同伺服马达进行单独设置的功能。.选用的伺服马达由于机体材料比较轻,整个机器人重量小,我选用的伺服马达型号为。其主要技术参数如下转速.秒度。力矩.•。尺寸。重量.。电源供电。控制周期脉冲宽度为。送出不同的正脉冲宽度就可以得到不同的控制效果。控制正脉冲宽度如下正脉冲宽度为.时,伺服马达反转。正脉冲宽度为.时,伺服马达正转。正脉冲宽度为.时,伺服马达回到中点。控制系统硬件设计.系统硬件电路介绍系统采用单片机为控制核心,通过红外遥控发出信号控制各个舵机有时序的左右转动,从而实现机器人的各种运动状态。系统控制原理图如下图系统控制原理图整个系统由供电电路,电机驱动电路,红外遥控电路组成。......”

8、“.....单片机最小系统图如图所示。图单片机最小系统单片机简介为所生产的可电气烧录清洗的相容单芯片,其内部程序代码容量为主要功能列举如下.为般控制应用的位单芯片.晶片内部具时钟振荡器传统最高工作频率可至.内部程式存储器为.内部数据存储器为.外部程序存储器可扩充至.外部数据存储器可扩充至.条双向输入输出线,且每条均可以单独做的控制.个中断向量源.组独立的位定时器.个全多工串行通信端口.及单芯片具有数据保密的功能.单芯片提供位逻辑运算指令时钟电路与复位电路介绍.时钟电路单片机内部有个高增益反相放大器,引脚和分别是该放大器的输入端和输出端,如果在引脚和两端跨接上晶体振荡器晶振或陶瓷振荡器就构成了稳定的自激振荡电路,该振荡器电路的输出可直接送入内部时序电路。单片机的时钟可由两种方式产生,即内部时钟方式和外部时钟方式。内部时钟方式。内部时钟方式即是由单片机内部的高增益反相放大器和外部跨接的晶振微调电容构成时钟电路产生时钟的方法,其工作原理如图图时钟电路外接晶振陶瓷振荡器时,的值通常选择为左右对频率有微调作用......”

9、“.....之间选择。为了减小寄生电容,更好地保证振荡器稳定可靠地工作,振荡器和电容应尽可能安装得与单片机引脚和靠近。由于内部时钟方式外部电路接线简单,单片机应用系统中大多采用这种方式。内部时钟方式产生的时钟信号的频率就是晶振的固有频率,常用来表示。如选择晶振,则。外部时钟方式。外部时钟方式即完全用单片机外部电路产生时钟的方法,外部电路产生的时钟信号被直接接到单片机的引,此时开路,具体电路如图所示。二.复位电路单片机的第九脚为复位引脚,系统上电后,时钟电路开始工作,只要引脚上出现大于两个机器周期时间的高电平即可引起单片机执行复位操作。有两种方法可以使单片机复位,即在引脚上加上大于两个周期的高电平或计数溢出。单片机复位后从程序存储器的开始取值执行。单片机外部复位电路有上电自动复位和按键手动复位两种。供电单元介绍不同电路模块所需要的工作电压和电流各不相同。单片机需要提供的工作电压,舵机所需电压为,本设计通过的稳压电源供电,然后通过三端稳压器将电压变换为电压供给电路系统。电源系统的电路图如图图电源系统的电路图......”

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