自由行走机器人课程设计

1、自由行走机器人课程设计中国地质大学长城学院电气工程及其自动化课程设计题 目 ZX2013-2型机器人制作系 别信息工程系学生姓名专业电气工程及其自动化学号指导教师职 称 高级工程师2012 年6月 9日目录331.1 ZX2013-2 型机器人制作简单原理31.2 ZX2013-2 型机器人制作目的和任务41.3 系统设计及工作原理图 4（ 1）工作原理图 4（ 2）元器件清单 4（ 3）主要元器件名称及功能 5（ 4）主要使用工具 7（ 5）安装调试过程 89摘要近年来，随着计算机技术的飞速发展，机器人的研究及应用得到迅速发展，因其在教 育，医疗，军事，工业等领域的巨大应用，因此得到了许多国

2、内外科学家的关注。机器人视觉伺服系统是机器人研究领域的一个重要研究方向。以图像为基础的伺服机 器人模型中，有许多的不确定性，如机器人动力学模型，运动学模型，摄像机系统以及雅 可比矩阵的在线辨识方法，提出一种新的辨识思路。关键词 ：自动、行走、集成模块、实验内容1.1ZX2013-2型机器人制作简单原理本电路的集成块采用NE555时基电路，内部有比较器，RS触发器、放电管等部分组成。 初始状态RS触发器的Q端输出低电平放点管截止不放电，3引脚输出高电平。吃屎 W2 R13 C5构成正稳态的掩饰电路，电源通过 W2 R13对C5充电，当C5端的电压达到2/3VCC 时，R端比较器翻转输出高电平。此

3、时S端电平基本不变从而致使 RS触发器触发翻转进入 另一个稳态， Q 端输出高电平，放电管导通C5 的电压瞬时被拉为低电平。因在正稳态时MT2端为高电平对C1充满了电2脚一直处于高电平当RS触发器触发翻转进入另一个稳态 端后MT2变为电平此时C1通过W1 R6 R14对地放电，调节 W1可以调节放电的时间。当 C1端的电压降到1/3VCC时S端比较器翻转致使RS触发器进入正稳态，因此循环，分别调 节W2 W1可以控制正、负稳态电路的掩饰长短。3 引脚是正、负稳态的输出端，正、负稳态分别输出正、负电平。该电平加到电容C2上给C2充电使输出电平稳定，该电平就是后面驱动电路的控制信号。该控制信号经R

4、5加至IJ 9013的基极，9013是NPN1,基极正电平是9013的C、E极导通，而9012截止，也即 是正稳态时9013导通，9013集电极被拉为低电平，再经过 R7力口至ij VT3-9012的基极VT3 导通，从而VT5 VT7导通，电流通过MT2经过电机后流经MT1点击正转机器人向前行走、 发声，闪眼睛。W2g制电机正转的时间。当555处于负稳态时输出低电平，通过 R4力口至IJ VT2、VT4 VT6 VT8导通。电流通过 MT1经过电机后流经 MT2电机反转机器人后退，由 于发声、闪电电路经过一只二极管供电，正转时二极管截止发声、闪灯电路无电压停止工 作。1.2 ZX2013-2

5、 型机器人制作目的和任务目的：（ 1）识别各种电子元器件（ 2）熟练掌握焊接技术及简单电子元器件的装配（ 3）学会阅读印刷电路板（ 4）掌握ZX2013-2 型机器人定时行走的工作原理任务：设计实现的机器人，应具有向前和向后走的功能，并且在行走过程中会伴随有音乐，眼睛会闪烁红光。首先对照“元件清单”清点元件数量，并用万用表将各个元件测量一下，做到心中有数。按照先焊接时先焊小元件，再焊大元件，最后焊集成块的原则进行操作，元件尽量贴着底板“对号入座” ，不得将元件插错，如果一次焊接不成功应等冷却后在进行下一次焊接，以免烫坏集成块。功能电路板部分装配成功后再来焊接电机、电源部分的引线。1.3 系统设

6、计及工作原理图1）工作原理图2）元器件清单在舁 厅P名称型号规格位号数量1三极管9013VT112三极管9012VT2、VT3 VT433三极管8550VT5 VT624三极管805057、VT825集成块NE555IC16二极管1N4148VD1 VD2 VD437发光二极管LED 3VD318电阻1KR1、R529电阻2KR2、R3 R7、R12410电阻100R4 R6211电阻10KR& R11、R14312电阻51R9 R10213电阻20KR13114可调电阻200KW1 W2215电角单电容100 ufC1、C4 C5316电角单电容10 ufC2117瓷片电容103C3

7、1(3)主要元器件名称及功能三极管又称耨体三极管”或耨体管”。在半导体错或硅的单晶上制备两个能相互影响 的PN结，组成一个PNP (或NPN)结构。中间的N区(或P区)叫基区，两边的区域叫 发射区和集电区，这三部分各有一条电极引线，分别叫基极B、发射极E和集电极C,是能起放大、振荡或开关等作用的半导体电子器件。集成块 一般意义上讲，集成块就是指集成电路，集成块是集成电路的实体，也是 集成电路的通俗叫法。从字面意思来讲，集成电路是一种电路形式，而集成块则是集 成电路的实物反映。二极管 又称集体二极管，简称二极管(diode),另外，还有早期的真空电子二极管；它 是一种具有单向传导电电流的电子器件

8、。 在半导体二极管内部有一个 PN结两个引线端子， 这种电子器件按照外加电压的方向，具备单向电流的转导性。一般来讲，晶体二极管是一 个由p型半导体和n型半导体烧结形成的p-n结界面。在其界面的两侧形成空间电荷层， 构成自建电场。当外加电压等于零时，由于 p-n结两边载流子的浓度差引起扩散电流和由 自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态，这也是常态下的二极管特性。自由行走机器人课程设计发光二极管 简称为LED由钱（Ga）与神（AS）、磷（P）的化合物制成的二极管， 当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管。在电路及仪器中作 为指示灯，或者组成文字或数字显示。磷神化钱二极管

9、发红光，磷化钱二极管发绿光，碳 化硅二极管发黄光。电阻 电阻，因为物质对电流产生的阻碍作用，所以称其该作用下的电阻物质。电阻 将会导致电子流通量的变化，电阻越小，电子流通量越大，反之亦然。没有电阻或电阻很 小的物质称其为电导体，简称导体。不能形成电流传输的物质称为电绝缘体， 简称绝缘体。可调电阻 可调电阻的标称值是标准可以调整到最大的电阻阻值，理论上，可调电 阻的阻值可以调整到0与标称值以内的任意值上，但因为实际结构与设计精度要求等原因， 往往不容易100必到“任意”要求，只是“基本上”做到在允许的范围内调节， 从而来改 变阻值。电解电容 电解电容是电容的一种，金属箔为正极（铝或钥），与正极紧

10、贴金属 的氧化膜（氧化铝或五氧化二钥）是电介质，阴极由导电材料、电解质（电解质可以 是液体或固体）和其他材料共同组成，因电解质是阴极的主要部分，电解电容因此而 得名。同时电解电容正负不可接错。瓷片电容 瓷片电容（ceramiccapacito以!一种用陶瓷材料作介质，在陶瓷表面涂覆一层金 属薄膜，再经高温烧结后作为电极而成的电容器。通常用于高稳定振荡回路中，作为回路、 旁瓷片电容路电容器及垫整电容器。NE5551成块NE555是属于555系列的计时IC的其中的一种型号，555系列IC的接 脚功能及运用都是相容的，只是型号不同的因其价格不同其稳定度、省电、可产生的振荡 频率也不大相同；而555是

11、一个用途很广且相当普遍的计时IC,只需少数的电阻和电容， 便可产生数位电路所需的各种不同频率之脉波讯号。主要特点：（1）只需简单的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡延时作用。具延时 范围极广，可由几微秒至几小时之久。（2）它的操作电源范围极大，可与 TTL, CMO等逻 辑电路配合，也就是它的输出电平及输入触发电平，均能与这些系列逻辑电路的高、低电 平匹配。（3）其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载。（4）它的计时精确度高、温度稳定度佳，且价格便宜。引脚位配置:Pin 1 （接地）-地线（或共同接地）,通常被连接到电路共同接地。Pin 2 （触发点）-这个脚位是触发NE555fg

12、其启动它的时间周期。触发信号上缘电压 须大于2/3 VCC,下缘须低于1/3 VCC 。Pin 3 （输出）-当时间周期开始555的输出输出脚位，移至比电源电压少 1.7伏的高 电位。周期的结束输出回到 。伏左右的低电位。于高电位时的最大输出电流大约200 mA。Pin 4 （重置）-一个低逻辑电位送至这个脚位时会重置定时器和使输出回到一个低电 位。它通常被接到正电源或忽略不用。Pin 5 （控制）-这个接脚准许由外部电压改变触发和闸限电压。当计时器经营在稳定 或振荡的运作方式下，这输入能用来改变或调整输出频率。Pin 6 （重置锁定）-Pin 6 重置锁定并使输出呈低态。当这个接脚的电压从1

13、/3 VCC电压以下移至2/3 VCC以上时启动这个动作。Pin 7 （放电）-这个接脚和主要的输出接脚有相同的电流输出能力，当输出为 ON时 为LOW对地为低阻抗，当输出为OFF寸为HIGH对地为高阻抗。Pin 8 （V +）-这是555个计时器IC的正电源电压端。供应电压的范围是 +4.5伏特（最 小值）至+16伏特（最大值）。参数功能特点：供应电压4.5-18V供应电流3-6 mA输出电流225mA （max）上升/下降时间100 ns电机 导体受力的方向用左手定则确定。这一对电磁力形成了作用于电枢一个力矩， 这个力矩在旋转电机里称为电磁转矩，转矩的方向是逆时针方向，企图使电枢逆时针方向

14、 转动。如果此电磁转矩能够克服电枢上的阻转矩（例如由摩擦引起的阻转矩以及其它负载 转矩），电枢就能按逆时针方向旋转起来。（4）主要使用工具烙铁 是电子制作和电器维修必工具，主要用途是焊机元件及导线，按结构可分为内 热式电烙铁和外热式电烙铁，按功能可分为焊接用电烙铁和吸锡用电烙铁，根据用途不同 又分为大功率电烙铁和小功率电烙铁。内热式的电烙铁体积较小，而且价格便宜。一般电 子制作都用20W-30W勺内热式电烙铁。当然有一把 50W勺外热式电烙铁能够有备无患。内 热式的电烙铁发热效率较高，而且更换烙铁头也较方便。锡丝 锡丝是焊锡中的一种产品，锡丝可分为有铅锡丝和无铅锡丝两种，均是用 于线路板的焊接

15、万用表 万用表又叫多用表、三用表、复用表，万用表分为指针式万用表和数字万 用表引。是一种多功能、多量程的测量仪表，一般万用表可测量直流电流、直流电压、交 流电流、交流电压、电阻和音频电平等，有的还可以测交流电流、电容量、电感量及半导 体的一些参数(如B )。银子银子是手机维修中经常使用的工具，常常用它夹持导线、元件及集成电路引脚等。不同的场合需要不同的银子，一般要准备直头、平头、弯头银子各一把。 常用的要选一把质量好的钢材银子(5)安装调试过程1 .当拿到套件后，对照元件清单逐一将数量庆典一遍，并用万用表将各个元器件测量 一遍。2 .在焊接时按先焊小元件，再焊大元件，最后再喊集成块的原理进行操作，元件尽量 贴着底板对号入座，不得将元件插错，由于集成块 555是采用双排8脚直插式结构，它的 脚排列比较密集，在焊接时请用尖烙铁进行快速焊接，如果一次焊接不成功，应等冷却后 在进行下一次焊接，一面烫坏集成块。焊接完应反复检查有无虚、假、错焊，有无拖锡短 路造成故障。3 .功能电路板部分部分装配成功后再来焊接电机、电源部分的引线。打开机器人后盖 将里面的电机线剪下伴我们配的接线焊在电机上，同时把到头部分的红线焊接下用接一只 1N4148的二极管。再焊接电源线：一根焊接在电池极片的负极，另一根焊接在开关的一端，电源和