简易机器人制作

1、自动化制造系统自动化制造系统 之简易机器人制作之简易机器人制作第第10组：组：wzhl什么是机器人？什么是机器人？ 我国科学家对机器人的定义是：我国科学家对机器人的定义是：机器人是一种机器人是一种自动化的机器自动化的机器，所不，所不同的是这种机器具备一些与人或生同的是这种机器具备一些与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、规划能力规划能力、动作能力动作能力和和协同能力协同能力，是一种具有是一种具有高度灵活性的自动化机高度灵活性的自动化机器器。what? 机器人制作! 机器人制作是一个基于计算机器人制作是一个基于计算机技术，并将机械、电子、控制机技术，并将机械、电子、控

2、制等技术与信息技术的应用有机组等技术与信息技术的应用有机组合的综合应用实践。合的综合应用实践。 它充分体现技术世界的奥妙它充分体现技术世界的奥妙与神奇，与神奇，实践性强、挑战性大、实践性强、挑战性大、涉及面广。涉及面广。有木有有木有想过制作你的第一想过制作你的第一台机器人台机器人？ 学问如果只是纸上谈兵的话，那学问如果只是纸上谈兵的话，那么书本都是废纸。么书本都是废纸。 我们从最简单的机器人说我们从最简单的机器人说起：起：简单的机器人只要实现一些动作简单的机器人只要实现一些动作,不需要能够进行智能思考不需要能够进行智能思考.一般来说制作一般来说制作过程需要以下几步过程需要以下几步: （以避障小

3、车为例）（以避障小车为例）1 .1 .明确机器人的功能明确机器人的功能首先确定机器人要实现什么功能首先确定机器人要实现什么功能即制作的目的：可以避障的小车即制作的目的：可以避障的小车 然后收集信息资料进行可行性分析然后收集信息资料进行可行性分析现在有红外测距传感器、超声波传感器等可现在有红外测距传感器、超声波传感器等可以实现避障。以实现避障。可可 行行 要实现的功能：红外避障功能实现示意图电机驱动80C51红外发射M红外接收怎么实现其功能呢？原原理设计：理设计：以单片机为小车的以单片机为小车的“大脑大脑”，红，红外线探头为小车的外线探头为小车的“眼睛眼睛”，电机为小车的，电机为小车的“双足双足

4、”。“大脑大脑”控制控制“眼睛眼睛”去看前方是去看前方是否有障碍物，当否有障碍物，当“眼睛眼睛”看到障碍后，由大脑看到障碍后，由大脑来控制来控制“双足双足”的行动方向。从而实现小车的的行动方向。从而实现小车的自动避障。自动避障。2 .2 .设计机器人的动作设计机器人的动作 设计机器人可以通过哪些动作来设计机器人可以通过哪些动作来实现响应的功能实现响应的功能 本项目机器人采用三轮传动结构本项目机器人采用三轮传动结构 ：前面左右两边的两个轮子是主动轮，前面左右两边的两个轮子是主动轮，各接一个电机作为动力各接一个电机作为动力 ；后轮是从动；后轮是从动轮，起到平衡的作用。轮，起到平衡的作用。 我的机器

5、人如何转向？ 双车轮转向的实现，使一个轮子不双车轮转向的实现，使一个轮子不动，另一个转动一定时间转动对应角动，另一个转动一定时间转动对应角度，或者一个正转另一个反转一定时度，或者一个正转另一个反转一定时间，实现转向。间，实现转向。动作示意图3 .3 .准备相应的材料准备相应的材料 按照机器人的动作要求和执行按照机器人的动作要求和执行环境准备材料环境准备材料.此时应该对材料的此时应该对材料的组合方式组合方式,动作的实现原理有了清动作的实现原理有了清楚的构思楚的构思 工具与材料： 必备组件：电机、单片机、必备组件：电机、单片机、车轮、底座、红外传感器、电线车轮、底座、红外传感器、电线若干、若干、P

6、VC 线槽、基础平台小车、线槽、基础平台小车、拨动开关、螺丝、排针等拨动开关、螺丝、排针等 工具：螺丝刀，手钳，单片工具：螺丝刀，手钳，单片机编程器，钻孔器等机编程器，钻孔器等 部分工具与材料：4 .4 .实现机器人实现机器人 用材料作出机器人实体用材料作出机器人实体,如果如果复杂一点的还需要编程序复杂一点的还需要编程序,焊接电焊接电线线To choose Program1 or Program2?避障方案选择：避障方案选择：Program1：采用超声波避障。超声波受环境：采用超声波避障。超声波受环境影响较大，电路复杂，而且地面对超声影响较大，电路复杂，而且地面对超声波的反射，会影响系统对障碍

7、物的判断。波的反射，会影响系统对障碍物的判断。 Program2：采用红外线避障。外界对红外信：采用红外线避障。外界对红外信号的干扰比较小，且易于实现，价格也号的干扰比较小，且易于实现，价格也比较便宜，故采用比较便宜，故采用Program2。5 .5 .调试调试 对机器人进行调试，修改，完善。每一件产品的生产完成后都要对其各项性能指标进行测试和调试，在本设计制作完成后，对其转弯和检测障碍的距离进行了调试和测试。 首先，小车的转弯时间。根据不首先，小车的转弯时间。根据不同的路面，小车转过同的路面，小车转过90弯时所用的弯时所用的转弯时间各不相同，在光滑的路面上转弯时间各不相同，在光滑的路面上转弯

8、的时间是转弯的时间是0.4s左右，在粗糙的路左右，在粗糙的路面则需要面则需要0.6s左右的时间，所以经过左右的时间，所以经过综合考虑后，把小车的转弯时间调整综合考虑后，把小车的转弯时间调整为为0.5s，使小车在行驶过程中能够做，使小车在行驶过程中能够做到最佳的运行状态。到最佳的运行状态。 其次，检测障碍的距离，红外线避障的其次，检测障碍的距离，红外线避障的缺点就是，红外线遇到黑色的障碍物后，缺点就是，红外线遇到黑色的障碍物后，其光线容易被黑色物体吸收，使得单片机其光线容易被黑色物体吸收，使得单片机无法检测到黑色障碍物，所以小车遇到黑无法检测到黑色障碍物，所以小车遇到黑色障碍物时将不能很好的避障

9、，甚至不能色障碍物时将不能很好的避障，甚至不能避障。但在对一般的障碍物进行避障时，避障。但在对一般的障碍物进行避障时，要根据小车的行驶速度来决定避障的距离。要根据小车的行驶速度来决定避障的距离。 经试验当在车体前方放置白色物体时，小经试验当在车体前方放置白色物体时，小车距离障碍物车距离障碍物20cm左右就能避障；当在车左右就能避障；当在车体前方放置深色物体时，小车距离障碍物体前方放置深色物体时，小车距离障碍物10cm左右才能避障。综合考虑决定把红外左右才能避障。综合考虑决定把红外线发射强度适当提高，使得小车在遇到深线发射强度适当提高，使得小车在遇到深色物体时离障碍色物体时离障碍20CM左右就能

10、避障。以便左右就能避障。以便小汽车能够很好的避障。调节红外线发射小汽车能够很好的避障。调节红外线发射电路中电路中RW的阻值可以调节红外线的发射强的阻值可以调节红外线的发射强度，以此来调节避障的距离。度，以此来调节避障的距离。遵循的原则1 1.kiss（keep it simple stupid）简单）简单直接。直接。2.2.一切从实际出发，经济优化。一切从实际出发，经济优化。3.3.不断改善，力求创新。不断改善，力求创新。4.4.模块化的开发思想模块化的开发思想5.5.亲自动手实践亲自动手实践三要素三要素 机器人的三个主要部分: （1）底盘底盘 电机电机执行器部分执行器部分 （2）模组模组 P

11、LC控制器部分控制器部分 （3）载荷载荷 接口接口传感器部分传感器部分控制控制驱动驱动执行执行传传感感通通信信接接口口还要有的三部分： 电源模块-能量Power supply module 机械系统硬件Mechanical systems 软件程序软件Software program 现在我们可以知道要制作好机器人 必须掌握的课程有： 电气控制与PLC、机器人基础、电机学、控制工程基础、机械设计及制造、测试技术、微机原理与接口技术、信号与系统、机电一体化系统设计等。我掌握了我掌握了多少？多少？ 传感器不可缺少，它是机器人的感觉器官。下面介绍几种常用传感器：常用的超声波测距传感器超声波测距传感器

12、：超声波测距传感器利用声音在空气中的传输超声波测距传感器：超声波测距传感器利用声音在空气中的传输距离和传输时间成正比的原理，通过检测不同远近的反射面对超距离和传输时间成正比的原理，通过检测不同远近的反射面对超声波反射回去的时间不同来检测障碍物的距离。声波反射回去的时间不同来检测障碍物的距离。常用的碰撞检测传感器碰撞检测传感器又叫碰撞开关：电路常开，碰到障碍物后连通，可以用来检测机器人是否发生碰撞。常用的红外测距传感器红外测距传感器：红外测距传感器利用红外信号遇到障碍物距离的不同反射的强度也不同的原理，进行障碍物远近的检测。红外测距传感器具有一对红外信号发射与接收二极管，发射管发射特定频率的红外信号，接收管接收这种频率的红外信号。常用的电子指南针传感器电子指南针传感器：利用磁场传感芯片制成，将地磁信号转化为电信号输出，用于定位系统，精度高、稳定性好。