循迹机器人控制系统的软硬件设计

摘要

随着计算机控制技术的不断发展，机器人越来越广泛的应用于各种工作。特别是利用计算机技术以及通讯技术组成控制方案，组建有线或无线的控制网络，实现机器人受控或自主工作。受控对象通过接受控制中心或预设指令，完成预定功能，甚至通过自主判断程序在复杂外部情况下完成指定工作已成为当今机器人技术中设计的重点方向。这些设备能够可以用来代替工人完成一些重复性或工作环境恶劣的任务，因此在生产生活环境中有很大的应用价值。特别是图形图像识别技术的不断开发，使机器人识别功能得到了大大的提升，与机器人控制系统一起组成了设备的“眼睛”和“大脑”。本文中结合实际工作需要，选用STC12C5A60S2编程芯片，利用光电传感器作为检测元件，设计完成了一款可以按照规划路线完成物料识别和运输功能的机器人，主要适用对象为柔性制造系统或自动化生产线中物料的运输。
　　在整个智能循迹机器人的设计中，首先基于物料运输的需要，完成了机器人机械结构的设计。同时利用机械定位原理设计定位机构，帮助机器人实现精确定位。
　　其次，完成智能机器人的软硬件选型设计。通过光电传感器识别的路径信息反馈控制方向轮，通过算法控制机器人保持或调整运动方向，能够在一定环境中实现智能机器人的巡线运行，完成搬运任务。同时配合无线控制模块实现程序总体控制，为柔性制造系统的信号采集及中央处理系统统一调配任务提供了基础。
　　最后，完成了智能机器人的安装调试工作，并在车间及室外光照条件下进行设备试运行，实验结果良好，机器人能够在预先设定环境下自主寻迹完成在规划路线上的行走，具有较高的运行精度及稳定性。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 本课题的研究背景和意义

1．2 循迹机器人的国内外研究现状

1．2．1 国外循迹机器人研究状况

1．2．2 国内机器人研究状况

1．3 本文研究的主要内容

2 机器人机械结构设计

2．1 总体结构设计

2．2 工作平台的设计

2．2．1 运动方案的选择

2．2．2 车架的选择

2．2．3 转向机构

2．2．4 电机选择

2．3 机械夹持结构设计

2．3．1 运动方案的设计

2．3．2 电机的选择

2．3．3 传动方式的选择

2．4 本章小结

3 机器人控制系统总体设计

3．1 机器人控制系统各组成部分

3．2 系统各个模块的主要功能

3．3 该系统的基本特点

3．4 本章小结

4 机器人控制系统的硬件设计

4．1 系统硬件总体设计描述

4．2 电源供电部分

4．3 主控制板

4．3．1 STC12C5A60S2芯片介绍

4．3．2 巡线传感器输入接口

4．3．3 8通道传感器输入接口

4．4 路径识别

4．4．1 识别方案的确定

4．4．2 循线检测电路的设计

4．5 电机驱动

4．5．1 驱动板概述

4．5．2 MOS管驱动电路

4．5．3 继电器输出电路

4．6 无线通讯模块

4．6．1 ZKM101B通讯模块的介绍

4．6．2 模块软件使用介绍

4．7 本章小结

5 机器人控制部分软件设计

5．1 软件设计思路

5．2 软件开发环境介绍

5．3 路径识别控制方案的设计及程序开发

5．3．1 控制方案介绍

5．3．2 控制方案选择

5．3．3 方向调整的方案

5．3．4 动作控制程序的实现

5．3．5 部分开发函数的说明

5．4 本章小结

6 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 存在的不足

致谢

研究成果及奖励及个人简历

参考文献

附录