探测机器人系统的设计毕业设计论文(2)

1、毕业设计（论文）任务书系别：机电工程分院专业：机械电子工程班级：08521学生情况指导教师情况题目类型姓名学号姓名职称单位理论研究科研开发口宋亚强18张广杰讲师机电工程学院工程设计 口 论文 口题目探测机器人系统的设计主要内容以及目标主要内容：1、 研究探测机器人系统的设计原则。2、 确定探测机器人的移动方式，并对整个探测机器人的整体进行规划设计。3、对探测机器人系统的硬件设计，绘制机械图。4、给出移动控制系统的设计方案，。目标：掌握探测机器人系统的设计原则，从实际应川环境出发确定机器人的移动方式，选用合理的目标监测手段，来实现探测0的，并撰写毕业论文，达到机电一体化综合能力训练的目的。成果形

2、式具体工作量：1.3000 字的开题报告一份；与毕业设计相关的英文翻译一份，5000 字以上；完成机械图纸 a0 3 张，编制控制界面；撰写一篇 15000 字以上的关于探测机器人系统的设计的毕业论文。成果形式：论文、图纸、程序。基本要求1、设计图纸符合国家标准，2、结合机械与机电的有关知识对系统进行设计。实习调研提纲：1、探测机器人的设计原则。2、探测机器人的几种移动方式3、探测机器人的监测手段。实习调研时间：第 1-3周实习调研地点：机电控制重点实验室计算机，工控机。pct数据采集板卡毕业设计（论文）开始日期2007-3-1毕业设计（论文）完成日期2007-6-27毕业设计（论文）进度计划

3、（起止时间、工作内容）1.第 1-3 周实习调研基本结朿；2.第 4周撰写并提交调研报告和开题报告；3.第 5-6 周制定探测移动机器人的设计原则；4.第 7 周确立机器人的移动方式；5.第 8-12周设计机器人系统的机械结构；6.第 13-14 周设计控制方案及监测手段；7 .第 15-16 周撰写并提交毕业论文；审阅、评审并修改毕业论文；8.第 17周完成毕业答辩指导教师（签字）：年月日督导教师（签字）：年月日系毕业设计（论文）领导小组审查意见：组长（签字）：年 月 日实习调研要求镰1111要考献主参文摘要本设计采用模块化设计，以便根据要求选择和定制配罝，并在需要的时候方便更换和添 加其他

4、模块，而且给出了两种移动方式的设计方案，即履带式移动方式和轮式的设计，两者 都有各自的特点，但主要以研究设计履带式为主，它具有良好的机动性，在越障、跨沟、攀 爬方面具有明显优势。该机器人的最人优点是具有良好的越障性能、环境适应性能、防摔抗 冲击性能并具备全地形通过能力。而轮式探测机器人则机动性能比较好。除了设汁探测机器 人的总体结构外，还给出了移动控制方案。机器人最重要的机构是运动底盘的设计，即使软件设计的再好，移动方式没有设计好， 那么机器人也不会很好的执行任务。轮式，腿式，履带式的移动方式在设计过程中已经给出, 可以根据自己设计的要求进行选择如果地形比较平缓，或是有沟壑的地形，可以选择履带

5、的 移动方式；如果是平缓没有沟壑的地形，就选用轮式的移动方式；如果地形成阶梯状，而且 地形比较杂，最好选用腿式的方法。本设 h可以采用两种控制系统，即通过上位机直接通过总线对机器人进行控制或是通过无线电台对机器人进行控制。关键词：探测机器人；模块化设计；履带移动方式；机器人的控制系统;abstractthe design is modular in design so that in accordance with requirements of optionsand custom configuration，and when needed to facilitate the replacem

6、ent and add othermodules，and is given two mobile forms of designoptions, thatis，tracked and wheeledmobile way of design，both have their own characteristics，but mainly tocrawler-basedresearch and design，it has good mobility in the barrier，the inter-ditch, climbing hasobvious advantages. the robot is

7、the greatest advantage of the barrier has a goodperformance，adapt to environmental performance, fangshuai impact resistance andhave all-terrain capacity. the wheeled robotwill detect mobility is better。 in addition todetecting robot design the overall structure, but also gives a mobile control ways。

8、robot is the most important bodies of the sports chassis design, even the bestsoftware design，mobile design means no good，then the robot will not be very goodmission. wheeled，legged，tracked the movement of way inthe design process has beengiven，can be designed in accordance with the requirements of

9、their own choice if therelatively flat terrain，or a gully of the terrain, can choose to track the movement; if thegully is not flat terrain, on the choice of wheeled mobile way, if formed ladder，andmore complex terrain，the best choice legged approach。this design uses two types of control systems，thr

10、ough the pc directly through thebus to control the robot through the radio or to control the robot。keywords：detecting robot;modulardesign；tracked mobile；robots control system；翻-1abstract-ii第一章概述-42)机器人的应用范围-43)探测机器人的先状及发展趋势-44)研究内容-5第二章机械系统的设计-72.1计算机模块的设计-72.2传感器模块的设计-82.3电源及驱动模块的设计-82.4底盘运动模块的设计-8

11、2.5各模块的连接- 11第三章能源驱动的设计选择-14能源的供给-14电机的选择-14电机驱动的选择- 15第四章传感器系统的设计-174.1视觉传感器-174.2超声波传感器- 174.3红外传感器-19第五章探测机器人的硬件系统-205.1传感器采集系统- 205.2保护电路-205.3红外传感器的接线- 215.4超声波传感器的接线- 215.5罗盘处理流程- 215.6rs485-rs232 转换电路-22第六章探测机器人计算机硬件系统-236.1无线电台通讯系统- 236.2电子罗盘-23第七章探测机器人软件系统的开发-25移动控制系统的设计-25演示控制程序-25结束语29参考文

12、献30第一章概述出于重要的战略意义，资源领域已成为各科技强国相互竞争的一个焦点，出于安全性等 因素的考虑，对探测机器人的研究设计也成为了开发资源的重要硬件之一，探测机器人可以 帮助人类完成一些不能完成的任务。1）行星探测移动机器人行星探测移动机器人的研究对于发展行星科学、提高国防能力、提高国家的国际地位等 方面均有重要意义，因为:移动机器人是行星科学研究屮着陆探测和取冋样品到实验室分 析的有力工具。人类在太空中停留数月之久会严重丢失钙和磷，这似乎意味着人类不可能 在重力为零的状态下飞行 69 个月或更长一点时间。但机器人不存在这个问题。因此，行星 探测移动机器人的研宄是对行星进行长期实地考察的

13、需要。大大节省探测成本。以月球探 测为例，根据粗略的估计，一次有人驾驶的飞行所花费的钱要比无人驾驶飞行多 50100 倍。 因此，光就科学上的探索来说，用机器人执行无人驾驶飞行任务是合算的。有利于提高国 家国防自动化的水平和国际地位。因此，行星探测移动机器人的研究受到世界各国的高度重视。2）海洋探测机器人海洋探测机器人人已经广泛应用于海洋开发的许多领域，随着海洋开发的不断深入，续 航力大、探测范围广、能执行多种复杂任务的大型机器人需求也越来越大。主要用于海洋石 油开发、海底管道光缆巡查检修以及其他各种杂任务。为了使机器人能更好的完成指定任 务，水下机器人的运动性能预报就成为了一个重要的研究课题

14、。3）汕井故障探恻机器人探测仪器的送进是油田上测井、修井等井下作业中的一项重要技术。4）履带式井下探测机器人中国作为世界产煤大国，也是世界煤矿事故高发国家，需要非常重视煤矿生产的安全。 这种探测机器人可在灾害发生前对隐患进行准确及时的检测与预防，灾后进行施救等重要的 危险任务。关于探测机器人应用范围比我们想象的要广泛的多，在军事方面，已经研究出了反坦克 雷探测机器人；还有医学探测机器人等。2006 年，中国政府制定的国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要和国家中长 期科学和技术发展规划纲要（20062020 年），将发展航天事业罝于重要地位。根据上述两 个规划纲要，中国政府制定了新的航天事业发

15、展规划，明确了未来五年及稍长一段时期的发 展目标和主要任务。按照这一发展规划，国家将启动并继续实施载人航天、月球探测、高分 辨率对地观测系统、新一代运载火箭等重大航天科技工程，以及一批重点领域的优先项目， 加强基础研究，超前部署和发展航天领域的若干前沿技术，加快航天科技的进步和创新。要 发展航空事业，对月球进行探索，那么研究设计探测机器人是必不可少的过程。1.2探测机器人的现状及发展趋势1）在行星探测机器人的研制方面，美国和俄罗斯处于世界领先地位。从 20世纪 60年代开 始，美、苏向月球以及金、火、水、木、土等星球发射了许多探测器。格林威治时间 19971.1机器人的应用范年7月4日17时0

16、7分， 美国国家航空航天局凼asa)发射的火星探路者号宇宙飞船成功地在火 星表面着陆。探路者登陆器上带有各种仪器及“索杰纳”火星车团。这是上世纪自动化技术 最高成就之一。日本对机器人的没计也处于领先地位。 日本京都大学科研人员已经开发出一种新型机器 人，能在强烈地農发生后到废墟中探测被埋人员。还专门进行了实用演示。这种机器人外表 象是一条粗大的节足昆虫，1 *43 m，rfl 7 节组成，有人的小腿一般粗细，每节周身都缠满纵句 履带。它付以在遥控下从瓦砾的夹缝中蜿蜒穿行，装在头部的摄像机镜头会随时传输观察到 的影像和搜集到的声音，从而供控制者判断里面是否有需要救助的存活人员。未來的空间探测任务

17、要求机器人系统能够在预先未知或非结构化的环境中执行变化的 任务，机器人移动平台应具备良好的几何通过性、越障性、抗倾覆性、行驶平顺性、牵引控 制特性和能耗特性。基于不同的原理和性能侧重点，国内外提出并试验了多种类型的空间探 测机器人移动机构。探测机器人移动系统的发展趋势如下：轮腿式，履腿式等复合型结构的移动机器人是一个研制方向。巾于航天器技术、尺寸、质量和费用的限制，微小型行星探测机器人是目前发展的主流。巾于通信时延和微重力作用的缘故，中低速移动机器人是研制的主流。机械结构设计与校制方案相结合是研制灵活付靠的行星探测机器人的设计方向。设计探测机器人所面临的问题尽管国内外已经研制出了轮式、腿式、轮

18、腿式、膻带式和其它特殊形式的移动机器人， 但到目前为止，无论国内还是国外，同时具备以下性能的移动机器人还没有出现:(1)能跨越大 于轮子直径的壕沟和高于轮子半径的台阶;(2 机器人陷入软土壤中时，能自动脱离软土壤区，恢复正常的行驶能力;(3)整机的可密封性和可压缩性良好;(4)兑服倾翻对机器人行驶能力的 不良影响;(5)行驶的高速高效性;(6)容积进行扩充，而这些又是行星探测等领域移动机器人 运动系统所应具备的重要性能，因此，研制出新型的、综合性能更好的行星探测机器人是行星 探测机器人移动系统研宂中有待解决的问题之一。1.3研宂内容本设计采用模块化设计，以便根据要求选择和定制配置，并在需要的时

19、候方便更换和添 加其他模块，而且给出了两种移动方式的没计方案，即履带式移动方式和轮式的没计，两者 都有各自的特点，但主要以研宂没计履带式为主，它具有良好的机动性，在越障、跨沟、攀 爬方面具有明显优势。该机器人的最大优点是具有良好的越障性能、环境适应性能、防摔抗 冲击性能并具备全地形通过能力。而轮式探测机器人则机动性能比较好。除了设计探测机器 人的总体结构外，还给出了移动控制方案。其具体研宂内容如 t:1、研宂探测机器人系统的没计原则。依据运动学原理，对机器人进行性能指标分析，动态分析，使机器人能够 a适应路面, 即具有抗倾覆性、爬坡性能、越障性能、跨沟性能等功能。2、确定探测机器人的移动方式，

20、并对整个探测机器人的整体进行规划设计。1) 移动方式的确定；2）总体结构没计；3）传动系统没计。3、给出移动控制系统的设计方案。1）监测方法；2）计算机硬件系统的设计；3）计算机软件系统的设计。4、探测机器人的拟定工作流程如图 1-1。接通通讯电缆打开控制界面点击所需运动机器人开始运行图 1-1机器人工作流程第二章机械系统的设计设计对探测机器人采用了模块化设计， 总体分为四个模块， 即计算机模块， 传感器模块，电源及驱动模块，运动底盘模块。模块化设计的探测机器人结构比较明了，而且在一些模块 预留了一些空间，可以在需要的时候更换或添加其他模块。其简图如图 2-1图 2-1测机器人简图其性能参数的

21、基本要求如表所示 2-1表 2-1机器人性能参数基本要求性能参数额定电压24vdc工作电流2a驱动方式直流电机驱动电池铅酸蓄电池组最大速度3m/s最小速度0.01m/s最大负载30kg工作吋间6小吋爬地能力15度越障能力3cm2.1计算机模块的设计计算机模块分为两部分结构，上端为度支撑架，下端是计算机的保护架。其中支撑架是 用来控制摄像头的监测方向，将摄像头安装在支撑架的套筒里，此设计是为减小外界环境对 摄像头表血和线路的影响，如水，阳光的腐蚀等，虽然不能完全隔离外界的影响，但尽量増 加了摄像头的使用寿命。在支撑架的右方和下方安装两个舵机，使套筒具有上下，左右两个 自由度，从而使摄像头可以全方

22、位的监测周围的环境。保护架是用来防止计算机受到外界环 境的撞击，另外，保护架提高了摄像设备的高度，可以看的更远一些。其简图如图 2-2 所示阁 2-2 探测机器人摄像云台简图2.2传感器模块的设计传感器就像人类的感觉器官，探测机器人必需要有这方面的设计，视觉传感器也有他的 局限性，实现视觉的功能是需要光的，如果在夜间执行任务时就很难实现其功能，为更好的 使机器人完成认为，再加一组超声波传感器。传感器模块是一个由金属材料板组成的圆柱体，这种结构是根据主板的形状设计的，传 感器模块拔然结构简单，但里边所安装的电路主板是机器人的枢纽，机器人个部分的电路板 都在这里，所以密封工作一定要做好。传感器块周

23、围安装了 24 路红外传感器和超声波传感 器。当人遥控机器人执行任务且视频效果较好时可以关闭红外和超声波传感器，当视频效果 不好或是机器人自行执行任务时，红外和超声波传感器都要开启。传感器与箱体板安装如图 所示：2.3电源及驱动模块的设计电源及驱动模块是为机器人提供能源的部分，安装有电池组和左右电机驱动器，因为电 池组喝驱动部分有一些重量，所以采用铸铁作为箱体。2.4底盘运动模块2.4.1移动方式的选择机器人的移动方式主要有轮式、履带式、腿足式三种，另外还有步进移动式、混合移动 式、蛇行移动式等，各种移动方式的机动性能对比如表 2-2表 2-2 车轮式、轮、履、腿式移动机构性能比较:移动机构方

24、式轮式履带式腿式移动速度快较快慢越障能力差一般好机构杂程度简单一般s杂能耗量小较小大机构控制难易程度易一般s杂探测器需要一个良好的工作性能，要想较好的完成任务，需要平穏的移动方式。很明显,履带式移动机构的性能居于轮式和腿式移动机构之间，在地面适应性能、越障性能方面有良 好表现。履带移动机构地面适应性能好，在复杂的野外环境中能通过各种崎岖路面以及沟壑 等，它的活动范围广，性能可靠，使用寿命长，轮式移动机构无法与其比拟，适合作为探测 机器人的推进系统。所以采用履带式的移动方式。另外，考虑到履带移动方式的机动性能比 较差，所以，本章节也设计了 2轮+1 个万轮的移动方案，这样可以根据地形的不同，才用

25、 不同的移动方式，在平缓的地形中，可以采用轮式，在有沟壑的地形中采用赝带式。这样就 增加了探测机器人的工作效率。2.4.2履带的选择根据探测机器人性能参数表付知，要求的移动速度不高，但移动距离应该精准，根据这 些要求，履带选用梯形齿同步带，其特点如 t:结构简图如图 2-3图 2-3 履带简图结构：工作囬力梯形齿，承载层为玻璃纤维绳芯、钢丝绳等坏形带，有氯丁胶和聚氨酯 橡胶两种。特点：龍啮合传动，承载层保证带齿啮合齿距不变，传动比较准确，轴压力小，结构紧 凑，耐油，耐磨性好，但安装制造要求较高。应用：v50m/sp300kwi10要求同步的传动，也可用于低速传动。2.4.3履带、齿轮的设计计算

26、常见的行走机构形式就是同步带/齿形带。同步带/齿形带传动具有带传动，链传动和 齿轮传动的优点。同步带传动由于带与带轮是靠啮合传递运动和动力，故带与带轮间无相对 滑动，能保证准确的传动比。同步带通常以钢丝或玻璃纤维力抗拉体，氯丁橡胶或聚氨酯力 基体，这种带薄而且轻，故可以川于较高速度。 传动的线速度可达 50m/s， 传动比可达 10,效率可达 98%。 传动噪咅比带传动，链传动和齿轮传动小，耐磨性好，不需有润滑，寿命比 摩擦带长。其主要缺点是制造和安装精度要求较高，中心距要求较严格。所以同步带广泛应 用于要求传动比准确地中，小功率传动中，如家用电器，计算机，仪器及机器人，机床，化 工，石油等机

27、械。同步带的设计计算1.选择设计功率pd =kap选择a/ = 0.3w2.选择带型和节距5.定轴间距 =400mm6.带长及其齿数0=2以0+寻(彳+4) + (224a0= 800 + x82.85 =1060.149mm7.杳表应选用带长代号为 420 的h型同步带，其节线长=1070mm，节线上的齿数z=849.小带轮啮合齿数 z.。=ent-(z2-zt) = l0 2 2jra=2100.85nm -0.44skg / m查得 (2100.85-0.448x0.162)x0.16 ,p)=-kw0.3物v选取带型为h型ph= 13mm3.根据带型h和小带轮转速nl查得最小齿轮zmi

28、n=14,此处取wzmin=14,此处取 z=20小带轮节圆直径dl20x13=8187171查表得其外径d= 82.85m/77设计z2=z1=2od2=d =80.85w?da2=da= 79.48mm4.带速v=7tdxn_ x82.85x47.5260 x100060 x10000.2m/ s(5)lpl01070 1060.1498.实rj)轴fose a=a0+ - = 400 +_409.26mmz,10.基本额定功率&(7；mv2)v-iooo-bsq=40.25mznz,n=10查表得：h型带纥=140.25mm查表得应选带宽代号为 150 的 h型带，其久=38.1

29、mm11.带轮结构和尺寸 传动选用同步带为 h150带轮 zl=z2=20, dl=d2=80.85mm,dal=da2=79.48mm 采用同步带作为履带的优点是：效率高，s高效率能达到 90%以上；设汁简单，只须根据标准规格选择节矩，齿数，k：度，宽度就可以了。但是同步带一旦选定，长度，宽度就是 固定的，因此基本属于定制，设计不同的履带式平台就需要不同的同步带。这个特点限制了 同步带应用的灵活性。本设计还附加了轮式底盘的移动方式，2 轮加万向轮，因为尽管履带移动方式的稳定性 比较强，但机动性比较差，所以，在必要的时候，可以根据地形的不同，装配不同的移动方式。轮式底盘的装配图在附录中，其他模

30、块不便。2.4.4锥齿轮的设计这是轮式移动方式中，传动是通过锥齿轮来实现的。锥齿轮的计算如下：齿轮比 u=l大端分度圆直径 dei=20mm 齿数 zi=z2=30大端模数mei=de|/z 丨=6.67 分锥角s ,=45外锥距 re=dei/2sin s phl.4 齿宽 b,=4)rre=42.42 齿宽系数 r)=5.6695 切向变位系数xt=0径向变位系数 x s =0.46 (1-cos s2/ucos s ,) =0 齿顶高 hal=me (l+xi) =6-67 齿根高 hfl=me (1+c -xj)=8.004 顶隙 c= c*m齿距角e a,= e f2= e f,齿根

31、角fi=arctan(hfi/re)=3.24顶锥角 5=55 6=48.241.14所耑带宽b=bvo/? =76.2?j0.26042根锥角 6 f,= 6,-9=41. 76齿顶圆直径 dai=dei+2haicos 5 j=209.43 安装距a,冠顶距 ak,=de2/2-ha,sina 5 ,=95.285 轮冠距hparak,大端分度圆齿厚 si=me(h/2+2xitan a +xti)端面当量齿数 zvi=zi/cos 5 ,=42.43锥齿轮在这个没计中的作用是连接电机转轴和车轮转轴，采用的两个 90 度锥齿轮进行 连接，这样既可以保证两个转轴之间的传动，有可以很好的黏合。

32、2.5各模块的连接.1计算机模块与传感器模块的连接如图2-4所示图 2-4 计算机模块与传感器模块的连接计算机模块与传感器模块的连接很简单，设计的原则就是模块化设计，各模块的拆装应 该简单明了。其屮连接计算机模块与盖板的是 8 颗 m3 内六角沉头螺钉，图屮显示的是其屮的 两个，k它 6 颗都与这两个对称。注意，这里的螺钉式直接连接到盖板上的，并且计算机固 定架仅仅靠着儿颗螺钉连接。因此，安装时务必装紧，避免巾于震动等造成螺钉的松动。传感器上的盖板则是用 8 颗 m5aj 六角沉头螺钉固定的， 一个连接机构需两个螺钉， 其它 六个与这两个均匀分布，这样的拆卸非常方便。从图屮可以看出，8 颗|a

33、j 六角沉头螺钉都固 定在了计算机模块的外部，很明这样连接即使不拆除计算机模块，也可以打开盖板看到 传感器模块里的情况，为排查故障等提供了方便，还有就是，盖板要比传感器的箱体要人， 因为，传感器箱体里放的是儿乎所有机器人所需要的电路板，防止大:w:灰尘进入到里边影响 电路的正常工作。在传感器模块与盖板之间有一条扁平电缆连接，在末端分成两个插头，其屮一个是插在 传感器主板上，是 24v电源插头，为传感器层顶的用电设备提供 24v电源插头；另一个插在传 感器主板上的一个扩展卡上。 作用是将机器人底层的 ks-485总线转换为方便连接计算机的 ks-232电平。2.5.2传感器模块与电源驱动模块的部

34、分连接连接方法如图 2-5图 2-5 传感器模块与电源驱动模块的连接如图所示，这里盖板的连接方式与传感器盖板的连接方式相同，川 8颗m5 内六角沉 头螺钉固定。由于传感器箱体底部安装了电路主板等，所以是封闭的，用计算机架的连接方式就不 能实现拆卸方便的原则，所以采用途中所示的方法，两个模块分别固定各自的连接快，然后 结合到一块儿，然后用一颗 m5 内六角圆柱头螺钉进行紧固，螺钉头朝外，这样拆装就相当 简单了，两个模块之间共有叫组这样的连接方式，分布在盖板的叫周。2.5.3电源驱动模块与底盘运动模块的连接图如图 2-6所示，1 为电源及驱动模块，2为减振机构，3 为连接架，4 位腐带当板。这两个

35、模块连接较其它模块有所不同，电源及驱动模块与运动底盘连接，它的稳定性直接影响机 器人的工作效率，为了减小底盘移动产生的震动，在与电源及驱动模块的连接中，加进一个 减震机构，如图所示，这个结构刚性比较好，可以消除一些由于路面不平产生的震动。连接架的 k端用四颗 m5螺栓进行固定。机器人共有四组这样的减振机构，左右各两组图 2-6电源驱动模块与底盘运动模块的连接传感器箱体两模块连接件电源及驱动模s6g0fii-e3-电源及驱动模减震机构第三章能源驱动的设计选择机器人运行条件不同消耗的电能如表 3-1表 3-1 机器人消耗电能量运行条件电流（a）机器人待机（传感器处于休眠状态）0.5a机器人静止（所

36、有传感器工作）2a机器人前进（最大速度）3.5a机器人旋转（1 m/s 速度）4.5a从表中可以看出，机器人的功耗控制的较低，并且散热系统的设计有效的利用了金属壳 作为散热器。在正常工作环境下，机器人 l mcs51- pwm波形发生器 pwm功放电路 8051i键盘-x脉冲整形x编码盘_m图 6-1电机调速系统控制原理调速系统的硬件原理是以 mcs51-8051单片机为控制核心，包括测速电路，pwm波形 发生器和 pwm功放电路。其电路图在附件中。主程序流程图如图 6-2图 6-2 主程序流程图第七章探测机器人软件系统的开发机器人的控制系统是指机器人的信息处理装罝， 在本设计项目屮， 选择数

37、字电子计算机。这是一个依据事先和事后的信息而产生对机器人的控制命令的系统。信息主要来自人-机 对话和感觉系统。机器人执行任务前。在计算机重要贮存好一个运动模型，一个环境模型， 一些与执行任务有关的数据及一定数量的执行任务的策略和算法，在执行任务过程中，计算 机接受来自传感器的机器人目前状态的信息和涉及到目前包括工作对象在内的环境状况的 信息。依据上述的所有数字模型，原始数据，感受的信息，利用控制策略和算法，以及过去 执行任务的经验等，计算机产生一个对机器人的控制命令。7. 1移动控制系统的设计一个在实际工作屮的机器人，他的运动由驱动器系统实现，任务的具体执行有终端机具 完成。在执行任务的过程屮

38、，感觉系统将内感受和外感受的信息反馈给控制系统，有控制系 统对整个机器人的活动作决策和付诸实施。系统的控制部分的工作方式要适合于执行的任 务。采用某一种工作方式，例如，人进行的干预很少一自由方式；人的干预很多一手动方 式；断断续续干预一监督管理方式等，都要按任务的需求而定。在控制机器人执行任务过程中涉及三方面：信息一机器人自身及环境的信息。他们来自感觉系统即感知的机器人自身状态。决定一产生执行任务的行动方式，任务的程序设计。行动一控制信号的产生和实施。如图 7-1所示图 7-1 控制系统结构图耑要注意的是，传感器能帮助机器人采集到周围的环境情况，在机器人采集到信息进行 处理后，不是所有行动都由

39、他自己來决定，因为机器人毕竟不是人，在一些简单的地形可以由 它自行决定行为,但是在复杂的地形当中，还得由人来控制，以免出现损坏，或不能较好的完 成任务。所以，应随时观察机器人执行任务的情况，在出现机器人出现差错时及时进行更改, 使其顺利完成认为。信息（感觉）行动（控制）7.2演示控制界面本设计用 c+作操作控制界面，用单八机语言控制探测机器人的移动状况。显示界面如图设置:1 设罝 i超声传感器配罝:这个模块分两部分，一个是与机器人的通讯串口属性设置；另一个是传感器使能配置。 探测机器人的控制软件必须与硬件连接才能发挥作川，在这里可以设置连接的串口号以及波 特率，点击“打开”按钮即可建立与机器人

40、软件上的连接。此机器人配置了 24路组超声波传感器，在这里可以通过 24个复选框在软件上配置传 感器的读取和显示。当控制软件与机器人建立了连接之后，可以通过这个模块进行超声与红外传感的自动 查询工作。输入超声的查询间隔，然后点击“激活超声”即可激活超声传感器自动查询功能控制 软件会定时查询传感数据，并显示在界面上。点击“关闭超声”即可停止超声传感器的自动 查询动作。红外传感器的操作与超声类似。超声波传感撒活超声查綱畐 1ms停止红外传感器渤活红外查綱畐 1ms1 rr串口打开1 编辑-c网络comip停止根裾传感器本身的原理，超声波传感器的查询间隔一般不应低于 200ms。红外传感器査 询间隔

41、尽 w:不低于 100ms,以保证总线畅通。数裾显示当进行超声波传感器或者红外传感器的数据的采集的过程屮， 传感器返回的数裾经过换 算，成为具体数伉显示在这模块当屮。超声部分显示的是以米为单位的数值，表示单个超声 传感器探测到前方障碍的距离；红外传感器的品示的是在其检测范围 p、j 是否存在障碍物。数值显示 超声传感器运动控制这部分是普通的运动控制模块，在于机器人建立了连接之后可以控制机器人进行简单的 前进，后退，左右转向等操作，输入移动速度，点击“更新”按钮，所输入速度值便作为上 述操作的默认速度。下而的两个输入框分别为左右电机的输入，输入相应的数值并点击“执行”按钮，机 器人便在左右电机分

42、别按输入 s运转。方向控制更新 i后退 i视频在连接了 usb摄像头之后，nj以通过视频模块进行视频图像的采集，点击“开肩视频”打开摄像头画面，点击“停止视频”关闭摄像头画面。在开启视频的状态 nj以对画面中的红色，蓝色，绿色物体的识别筛选。注：程序和机器人的电气总阁在附录屮1.001.001.001.001.001.001.001.00无无无无无无号号号号号号3 3 6 6 9 92 2 5 5 8 8号号1414 2 2 2 2号号号4 48 8 2 22号1.005号1.008号1.0011号1.0014号1.001了号1.0020号1.0023号:1.00号号1 1 4 4了号1.00

43、10号1.0013号1.0016号1.0019号1.0022号1.00红外传感器1.001.001号:无2号:无3号：无5号：无6号:无了号：无9号：无10号：无11号：无13号：无14号:无15号：无17号：无18号：无19号：无21号：无22号：无23号：无号号号6 6 0 0 4 4 1212 2 2移动速度前迸左转刹车右转 i么士宙 4 五5口氷t口本设计的优点是采用了模块化设计方案，看起来机构很简单，但功能突出，并且联接方 式大都采用螺钉，螺栓的方式，拆装比较方便。缺点就是，采用了履带的行走方式，虽然移 动比较平稳，而且可以越障，跨过沟壑等。但机动性能比较差，而且，由于大量采用螺钉, 螺栓的连接，所以一定要经常禁同螺钉，螺母。在设