簡易機器人制作

1、自動化制造系統(tǒng)自動化制造系統(tǒng) 之簡易機器人制作之簡易機器人制作第第10組：組：wzhl什么是機器人？什么是機器人？ 我國科學(xué)家對機器人的定義是：我國科學(xué)家對機器人的定義是：機器人是一種機器人是一種自動化的機器自動化的機器，所不，所不同的是這種機器具備一些與人或生同的是這種機器具備一些與人或生物相似的智能能力，如物相似的智能能力，如感知能力感知能力、規(guī)劃能力規(guī)劃能力、動作能力動作能力和和協(xié)同能力協(xié)同能力，是一種具有是一種具有高度靈活性的自動化機高度靈活性的自動化機器器。what? 機器人制作! 機器人制作是一個基于計算機器人制作是一個基于計算機技術(shù)，并將機械、電子、控制機技術(shù)，并將機械、電子、控

2、制等技術(shù)與信息技術(shù)的應(yīng)用有機組等技術(shù)與信息技術(shù)的應(yīng)用有機組合的綜合應(yīng)用實踐。合的綜合應(yīng)用實踐。 它充分體現(xiàn)技術(shù)世界的奧妙它充分體現(xiàn)技術(shù)世界的奧妙與神奇，與神奇，實踐性強、挑戰(zhàn)性大、實踐性強、挑戰(zhàn)性大、涉及面廣。涉及面廣。有木有有木有想過制作你的第一想過制作你的第一臺機器人臺機器人？ 學(xué)問如果只是紙上談兵的話，那學(xué)問如果只是紙上談兵的話，那么書本都是廢紙。么書本都是廢紙。 我們從最簡單的機器人說我們從最簡單的機器人說起：起：簡單的機器人只要實現(xiàn)一些動作簡單的機器人只要實現(xiàn)一些動作,不需要能夠進行智能思考不需要能夠進行智能思考.一般來說制作一般來說制作過程需要以下幾步過程需要以下幾步: （以避障小

3、車為例）（以避障小車為例）1 .1 .明確機器人的功能明確機器人的功能首先確定機器人要實現(xiàn)什么功能首先確定機器人要實現(xiàn)什么功能即制作的目的：可以避障的小車即制作的目的：可以避障的小車 然后收集信息資料進行可行性分析然后收集信息資料進行可行性分析現(xiàn)在有紅外測距傳感器、超聲波傳感器等可現(xiàn)在有紅外測距傳感器、超聲波傳感器等可以實現(xiàn)避障。以實現(xiàn)避障?？煽?行行 要實現(xiàn)的功能：紅外避障功能實現(xiàn)示意圖電機驅(qū)動80C51紅外發(fā)射M紅外接收怎么實現(xiàn)其功能呢？原原理設(shè)計：理設(shè)計：以單片機為小車的以單片機為小車的“大腦大腦”，紅，紅外線探頭為小車的外線探頭為小車的“眼睛眼睛”，電機為小車的，電機為小車的“雙足雙足

4、”?！按竽X大腦”控制控制“眼睛眼睛”去看前方是去看前方是否有障礙物，當否有障礙物，當“眼睛眼睛”看到障礙后，由大腦看到障礙后，由大腦來控制來控制“雙足雙足”的行動方向。從而實現(xiàn)小車的的行動方向。從而實現(xiàn)小車的自動避障。自動避障。2 .2 .設(shè)計機器人的動作設(shè)計機器人的動作 設(shè)計機器人可以通過哪些動作來設(shè)計機器人可以通過哪些動作來實現(xiàn)響應(yīng)的功能實現(xiàn)響應(yīng)的功能 本項目機器人采用三輪傳動結(jié)構(gòu)本項目機器人采用三輪傳動結(jié)構(gòu) ：前面左右兩邊的兩個輪子是主動輪，前面左右兩邊的兩個輪子是主動輪，各接一個電機作為動力各接一個電機作為動力 ；后輪是從動；后輪是從動輪，起到平衡的作用。輪，起到平衡的作用。 我的機器

5、人如何轉(zhuǎn)向？ 雙車輪轉(zhuǎn)向的實現(xiàn)，使一個輪子不雙車輪轉(zhuǎn)向的實現(xiàn)，使一個輪子不動，另一個轉(zhuǎn)動一定時間轉(zhuǎn)動對應(yīng)角動，另一個轉(zhuǎn)動一定時間轉(zhuǎn)動對應(yīng)角度，或者一個正轉(zhuǎn)另一個反轉(zhuǎn)一定時度，或者一個正轉(zhuǎn)另一個反轉(zhuǎn)一定時間，實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。間，實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。動作示意圖3 .3 .準備相應(yīng)的材料準備相應(yīng)的材料 按照機器人的動作要求和執(zhí)行按照機器人的動作要求和執(zhí)行環(huán)境準備材料環(huán)境準備材料.此時應(yīng)該對材料的此時應(yīng)該對材料的組合方式組合方式,動作的實現(xiàn)原理有了清動作的實現(xiàn)原理有了清楚的構(gòu)思楚的構(gòu)思 工具與材料： 必備組件：電機、單片機、必備組件：電機、單片機、車輪、底座、紅外傳感器、電線車輪、底座、紅外傳感器、電線若干、若干、P

6、VC 線槽、基礎(chǔ)平臺小車、線槽、基礎(chǔ)平臺小車、撥動開關(guān)、螺絲、排針等撥動開關(guān)、螺絲、排針等 工具：螺絲刀，手鉗，單片工具：螺絲刀，手鉗，單片機編程器，鉆孔器等機編程器，鉆孔器等 部分工具與材料：4 .4 .實現(xiàn)機器人實現(xiàn)機器人 用材料作出機器人實體用材料作出機器人實體,如果如果復(fù)雜一點的還需要編程序復(fù)雜一點的還需要編程序,焊接電焊接電線線To choose Program1 or Program2?避障方案選擇：避障方案選擇：Program1：采用超聲波避障。超聲波受環(huán)境：采用超聲波避障。超聲波受環(huán)境影響較大，電路復(fù)雜，而且地面對超聲影響較大，電路復(fù)雜，而且地面對超聲波的反射，會影響系統(tǒng)對障礙

7、物的判斷。波的反射，會影響系統(tǒng)對障礙物的判斷。 Program2：采用紅外線避障。外界對紅外信：采用紅外線避障。外界對紅外信號的干擾比較小，且易于實現(xiàn)，價格也號的干擾比較小，且易于實現(xiàn)，價格也比較便宜，故采用比較便宜，故采用Program2。5 .5 .調(diào)試調(diào)試 對機器人進行調(diào)試，修改，完善。每一件產(chǎn)品的生產(chǎn)完成后都要對其各項性能指標進行測試和調(diào)試，在本設(shè)計制作完成后，對其轉(zhuǎn)彎和檢測障礙的距離進行了調(diào)試和測試。 首先，小車的轉(zhuǎn)彎時間。根據(jù)不首先，小車的轉(zhuǎn)彎時間。根據(jù)不同的路面，小車轉(zhuǎn)過同的路面，小車轉(zhuǎn)過90彎時所用的彎時所用的轉(zhuǎn)彎時間各不相同，在光滑的路面上轉(zhuǎn)彎時間各不相同，在光滑的路面上轉(zhuǎn)彎

8、的時間是轉(zhuǎn)彎的時間是0.4s左右，在粗糙的路左右，在粗糙的路面則需要面則需要0.6s左右的時間，所以經(jīng)過左右的時間，所以經(jīng)過綜合考慮后，把小車的轉(zhuǎn)彎時間調(diào)整綜合考慮后，把小車的轉(zhuǎn)彎時間調(diào)整為為0.5s，使小車在行駛過程中能夠做，使小車在行駛過程中能夠做到最佳的運行狀態(tài)。到最佳的運行狀態(tài)。 其次，檢測障礙的距離，紅外線避障的其次，檢測障礙的距離，紅外線避障的缺點就是，紅外線遇到黑色的障礙物后，缺點就是，紅外線遇到黑色的障礙物后，其光線容易被黑色物體吸收，使得單片機其光線容易被黑色物體吸收，使得單片機無法檢測到黑色障礙物，所以小車遇到黑無法檢測到黑色障礙物，所以小車遇到黑色障礙物時將不能很好的避障

9、，甚至不能色障礙物時將不能很好的避障，甚至不能避障。但在對一般的障礙物進行避障時，避障。但在對一般的障礙物進行避障時，要根據(jù)小車的行駛速度來決定避障的距離。要根據(jù)小車的行駛速度來決定避障的距離。 經(jīng)試驗當在車體前方放置白色物體時，小經(jīng)試驗當在車體前方放置白色物體時，小車距離障礙物車距離障礙物20cm左右就能避障；當在車左右就能避障；當在車體前方放置深色物體時，小車距離障礙物體前方放置深色物體時，小車距離障礙物10cm左右才能避障。綜合考慮決定把紅外左右才能避障。綜合考慮決定把紅外線發(fā)射強度適當提高，使得小車在遇到深線發(fā)射強度適當提高，使得小車在遇到深色物體時離障礙色物體時離障礙20CM左右就能

10、避障。以便左右就能避障。以便小汽車能夠很好的避障。調(diào)節(jié)紅外線發(fā)射小汽車能夠很好的避障。調(diào)節(jié)紅外線發(fā)射電路中電路中RW的阻值可以調(diào)節(jié)紅外線的發(fā)射強的阻值可以調(diào)節(jié)紅外線的發(fā)射強度，以此來調(diào)節(jié)避障的距離。度，以此來調(diào)節(jié)避障的距離。遵循的原則1 1.kiss（keep it simple stupid）簡單）簡單直接。直接。2.2.一切從實際出發(fā)，經(jīng)濟優(yōu)化。一切從實際出發(fā)，經(jīng)濟優(yōu)化。3.3.不斷改善，力求創(chuàng)新。不斷改善，力求創(chuàng)新。4.4.模塊化的開發(fā)思想模塊化的開發(fā)思想5.5.親自動手實踐親自動手實踐三要素三要素 機器人的三個主要部分: （1）底盤底盤 電機電機執(zhí)行器部分執(zhí)行器部分 （2）模組模組 P

11、LC控制器部分控制器部分 （3）載荷載荷 接口接口傳感器部分傳感器部分控制控制驅(qū)動驅(qū)動執(zhí)行執(zhí)行傳傳感感通通信信接接口口還要有的三部分： 電源模塊-能量Power supply module 機械系統(tǒng)硬件Mechanical systems 軟件程序軟件Software program 現(xiàn)在我們可以知道要制作好機器人 必須掌握的課程有： 電氣控制與PLC、機器人基礎(chǔ)、電機學(xué)、控制工程基礎(chǔ)、機械設(shè)計及制造、測試技術(shù)、微機原理與接口技術(shù)、信號與系統(tǒng)、機電一體化系統(tǒng)設(shè)計等。我掌握了我掌握了多少？多少？ 傳感器不可缺少，它是機器人的感覺器官。下面介紹幾種常用傳感器：常用的超聲波測距傳感器超聲波測距傳感器

12、：超聲波測距傳感器利用聲音在空氣中的傳輸超聲波測距傳感器：超聲波測距傳感器利用聲音在空氣中的傳輸距離和傳輸時間成正比的原理，通過檢測不同遠近的反射面對超距離和傳輸時間成正比的原理，通過檢測不同遠近的反射面對超聲波反射回去的時間不同來檢測障礙物的距離。聲波反射回去的時間不同來檢測障礙物的距離。常用的碰撞檢測傳感器碰撞檢測傳感器又叫碰撞開關(guān)：電路常開，碰到障礙物后連通，可以用來檢測機器人是否發(fā)生碰撞。常用的紅外測距傳感器紅外測距傳感器：紅外測距傳感器利用紅外信號遇到障礙物距離的不同反射的強度也不同的原理，進行障礙物遠近的檢測。紅外測距傳感器具有一對紅外信號發(fā)射與接收二極管，發(fā)射管發(fā)射特定頻率的紅外信號，接收管接收這種頻率的紅外信號。常用的電子指南針傳感器電子指南針傳感器：利用磁場傳感芯片制成，將地磁信號轉(zhuǎn)化為電信號輸出，用于定位系統(tǒng)，精度高、穩(wěn)定性好。