硕士学位论文小栗富士雄，小栗达男，机械设计禁忌手册.机械工业出版社，.唐国栋，高云国．基于芯片步进电机的单片机控制．微计算机信息所以步进电机外表温度在摄氏．度完全正常。步进电机的力矩会随转速的升高而下降。当步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成个反向电动势频率越高，反向电动势越大。在它的作用下，电机随频率或速度的增大而相电流减小，从而导致力矩下降。步进电机有启动频率要求和加速过程。虽然步进电机低速时可以正常运转，但若高于定速度就无法启动，并伴有啸叫声。步进电机有个技术参数为“空载启动频率，即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率，如果脉冲频率高于该值，电机不能正常启动，可能发生丢步或堵转。在有负载的情况下，启动频率应更低。如果要使电机达到高速转动，脉冲频率应该有加速过程，即启动频率较低，然后按定加速度升到所希望的高频电机转速从低速升到高速。无刷，电动机本体部件少，可靠性高控制性能好，起动停车反转及其他运行方式的改变，都在少数脉冲内完成，在定的频率范围内运行时，任何运行方式都不会丢步停止时有自锁能力。步进电机主要参数及性能指标相数电机上独立成系统而存在的回路个数即是相数。步进电机的相数可以为任意数，通常为．步距角在不带任何减速装置的情况下，输入个脉冲信号，步进电机所转过的机械角位移即步距角。距角特性步进电机静转矩和失调角的关系称为矩角特性。静转矩是指步进电机转子静止时，控制绕组通以直流电，由失调角定转子中心线间夹角的存在而引起的电磁转矩。当绕组内电流不变时，静转矩随失调角在个齿距角范围内变化个周期，在近似分析中视距角特性为正弦曲线。最大静转矩瓦即距角特性上最大电磁转矩值，它的值取决于绕组内电流的值及通电相数。．设计方案如图所示，其结构用空心管将两轮联接成“工”字形状，两轮轴心处各有内置步进电机为了使头部的物品放置平台保持水平，在头部也设置了关节。除了考虑物品本身的重力外，还考虑到机器人加减速时作用于物体的惯性力，通过使头部前后左右地移动来保持平台的水平。因此，在为用户取水杯时，杯中的水不会撒出来。图远程控制运输机器人美改进型轮式机器人由美国卡内基梅隆大学研制的改进型轮式机器人自动越野车“流浪者”，将再次返回南极，对南极做更为出色的考察工作，在表面冰层寻找新的生命形式。原型车于年装配成功，曾经穿过智利的阿塔卡马沙漠，跋涉公里，成功完成越野旅行试验。它也曾在南极从事过寻找陨石的工作。这次，改进后的准备再返南极，在冰层顶部寻找活微生物的痕迹。它装有新的导航系统，可以自动行驶很长距离，还装有风力发电装置，可以补充太阳能电池的电力损耗。卡内基梅隆大学的研究人员最近在新罕布什尔州马斯科姆湖的冰面上进行了有关试验，以研究“流浪者”机器人越野车靠风电和太阳能电力供电的可能性。结果，该车成功地穿过马斯科姆湖的冰雪湖面，行驶了公里。这项工作是“在南极用机器人探索生命计划”的部分，该计划打算测量在南极高原近表面冰层生存的微生物的分布状况。卡内基梅隆大学美国宇航局和美国陆军寒冷地区研究与工程实验室共同进行的这项研究，主要是在马斯科姆湖的湖面上进行长距离自主导航实验，实验模拟南极高原的冰盖层。美国陆军寒冷地区研究和工程实验室负责向宇航局和卡内基梅隆大学提供后勤支持和实验设施。寒冷地区研究和工程实验室做出整个实验区的冰厚度测量，并证实厘米厚冰层为机器人越野车在南极实验的安全条件。科研人员直在对“流浪者”上的传感器和计算机不断进行改进，以实现独立行走和测量。年，“流浪者”穿过阿塔卡马沙漠年，“流浪者”独立行走在南极发现陨石，并成为靠自己能力完成南极大陆科学考察的第个机器人。，这是项复杂的系统工程，涉及到机械机器人的遥控作业空间技术通讯和信号处理加工自动化和人工智能等诸多学科和领域。主要任务是从遥感数据验证天文学推理的各种科学理论与事实，对特定地区进行探测，判断月球上的水温火山峡谷月球表面生成与进化过程，对月球表面的太阳辐射线太阳风陨石等的活动情况进行探测，对月球上的岩石进行全面的调查与分析，对月球上所有区域的资源数据进行收集，为建立天文台做地盘的调查，做各种元素的加热实验及氦的抽样实验。月球车的设计是项复杂的系统工程，其研究涉及到许多学科和领域，如机械机器人的遥控作业空间技术通讯和信号处理加工自动化和人工智能等。．国外轻型机器人研究成果.小型无人地面车辆家族中最小的平台将是便携式小型无人地面车辆，能够在城市地形中的隧道下水道和洞穴内执行任务。小型无人车的目标重量小于.公斤，能够携载重达.公斤的模块式“即插即用”载荷。根据设想，小型无人地面车辆将能够连续工作个小时，在地面上能够在距操作人员米远的地方遂行作战任务，在隧道中能够在距操作人员米远的地方遂行作战任务。图小型无人车.“角斗士”战术无人地面车洛克希德•马丁公司研制的“角斗士”机器人士兵是种多用途系统,主要有两种类型六轮式和履带式。设计任务包括侦察监视和目标探测工程侦察直射通信中继战术欺骗作战补给反狙击部署。该车结构简单，易于运输，适于在沿海战场使用，主要供海军陆战队旅和旅级以下单位使用，“角斗士”全重公斤，公路行驶速度千米小时，越野速度千米小时。它采用混合电驱动发动机，能小时使用。“角斗士”将由高机动性多用途轮式车辆或“鱼鹰”倾转旋翼机运输。履带式“角斗士”机器人士兵装备有可保障车辆在黑暗和烟雾中视物能力的摄像机定位系统声学和激光搜索系统可辨别生化武器的传感器等各种设备，也可根据需要装载各种武器和货物。这是种非公路型无人地面战车，从理论上讲，履带也可以改换成轮胎。“角斗士”拥有相当的智力水平，能根据机器视力算法探测装置融合算法到达指定地点，并能记住所走过的路线，之后丝毫不差地按原路自动返回，也不会陷入临时设置的障以后的工作生活打下坚实的基础。.课题研究意义研制机器人的最初目的是为了帮助人们摆脱繁重劳动或简单的重复劳动，以及替代人到有辐射等危险环境中进行作业，因此机器人最早在汽车制造业和核工业领域得以应用。随着机器人技术的不断发展，工业领域军事海洋探测航天医疗农业林业也都开始使用机器人。本课题选用轮式作为机器人平台设计研究，两轮式机器人在国内外还处于刚刚起步阶段，其前景广阔，适用性较广，在教学科研野外作业民用运输方面有着广泛的应用前景，在反恐及其它尖端领域具有重大的应用价值。已经初步做出了简单的实验模型，解决了轮式机器人的传动机构难题。该轮式机器人运动响应迅速，具有高机动的零半径转向能力，并且在运动过程中不存在失稳状态。摄像头的密封式结构可以将内部器件密封保护起来，免受外界环境的影响，非常适合在潮湿多尘土多辐射或有毒的环境中执行任务。它具有广阔的应用前景，例如，通过搭载视觉传感器或气体传感器等设备，它可以在缺少人干预的环境中进行战场侦察室内或库房的巡逻及行星探测等任务，也可以通过搭载声光电等设备作为种新颖的具有移动性和交互性的儿童玩具。.国内外发展现状．国内轻型机器人研究现状国内无人车辆的研究起步较晚，直到年代末才开始这方面的研究。在高技术计划中，把智能移动机器人技术研究作为个研究项目，对路径规划测距系统图像处理技术自动技术系统等进行了研究，并取得了许多成绩，制成了无人驾驶的车辆。上海大学谈士力教授等科研人员经过年多时间的协作攻关，研制成功球形壁面爬行机器人。经专家鉴定，这种机器人的爬行吸附机理和机构的应用研究，为实用化提供了理论依据和实验平台，并具创新性，其性能达到国际先进水平。球形壁面爬行机器人可用来代替人工进行的些危险操作，进行各种储存有毒有害介质的球形储存罐的检修工作。其中包括核工业和城市石化工业球形储液罐的视觉检查超声侧厚和焊缝探伤等作业。球形壁面爬行机器人采用了缩放机构原理气动驱动真空吸附的六足移动方案，具备在最小曲率半径为至米的球形壁面上完成任意方向的直线移动和原地转向的能力，可采用多种步态行走，并能跨越控制,节制,机器人,行走,设计,毕业设计,全套,图纸控制机器人行走设计摘要本课题选用轮式作为机器人平台设计研究，通过特殊的运动机构设计，仅通过两个电机的控制即可实现机器人的全方位运动，且结构简单，拆装方便，易于实现轻型化。其结构用空心管将两轮联接成“工”字形状，两轮轴心处各有内置步进电机，控制车轮的正反转，实现机器人全方位的行走。在两轮的内侧各有个挂篮与空心管固定为体，挂篮内装有蓄电池块，既可作为动力源，还可以当作配重块。挂篮与空心管通过螺丝联接成体，方便拆卸。在空心管的中端有摄像头，用于观察反馈现场情况。通过遥控控制电机的转向，可轻松实现机器人的前进，后退，及原地转向。挂篮底部装有蓄电池块，能够起到偏重块作用，保证了轮式机器人的在平路或斜坡上都能够保持静止状态。该机构采用了种全新高效的内驱动方式，通过遥控电机的转向，双轮机器人能自如地完成直线圆弧运动，最高运动速度达到了，能够爬上度的斜坡，并且能够实现原地自转。在静止状态下轮式机器人能够沿任意方向启动运动。设计时特意采用弧形空心管，大大提高了机器人的底盘，使得该机器人行走可以直接通过障碍物，具有良好的过障碍能力，这在条件恶劣的道路上行走尤其重要。该轮式机器人在国内外还处于刚刚起步阶段，其前景广阔，适用性较广，在教学科研野外作业民用运输方面有着广泛的应用前景，在反恐及其它尖端领域具有重大的应用价值。关键词超轻型机器人轮式平台设计步进电机摘要绪论.课题研究目的.课题研究意义.国内外发展现状．国内轻型机器人研究现状．国外轻型机器人研究成果课题方案设计．步进电机的特点步进电机具有如下特点步进电机主要参数及性能指标．设计方案．受力分析．设计校核功能实现.机器人的各项参数.机器人的功能.遥控控制功能的实现控制器单元的选型单片机的确定单片机的最小系统电路两个步进电机控制电路主控制电路图结论绪论.课题研究目的在当今世界机器人已经越来越广泛的进入人类的生活，在各个领域内都有着机器人的利用，如机械制造，车辆运用，冶金，医疗等等行业。在军事上，随着