蜘蛛机器人实训课件.ppt

1、汕头职业技术学院汕头职业技术学院汕头职业技术学院汕头职业技术学院汕头职业技术学院汕头职业技术学院汕头职业技术学院汕头职业技术学院汕头职业技术学院汕头职业技术学院汕头职业技术学院汕头职业技术学院汕头职业技术学院汕头职业技术学院汕头职业技术学院汕头职业技术学院汕头职业技术学院汕头职业技术学院五、作品演示五、作品演示汕头职业技术学院汕头职业技术学院 一、六足蜘蛛救援机器人简介一、六足蜘蛛救援机器人简介 二、机械系统及动力设计二、机械系统及动力设计 三、控制系统设计三、控制系统设计 四、制作成本计算四、制作成本计算 五、作品演示五、作品演示汕头职业技术学院汕头职业技术学院本作品主要创新点本作品主要创新

2、点前进阻力传感器，前进阻力传感器，自动绕越障碍物自动绕越障碍物光强分布传感器，光强分布传感器，根据环境光自动调整前进方向根据环境光自动调整前进方向智能化步进式车辆，智能化步进式车辆，针对复杂现场救援针对复杂现场救援汕头职业技术学院汕头职业技术学院一、六足蜘蛛救援机器人简介一、六足蜘蛛救援机器人简介 （1）智能化的多足步进式车辆，对各种恶劣路况适应）智能化的多足步进式车辆，对各种恶劣路况适应性强；性强；（2）具有多足结构，支撑稳定，负重能力强，具有可）具有多足结构，支撑稳定，负重能力强，具有可能的平衡效果；能的平衡效果；（3）光敏传感器和障碍物传感器，根据环境光强和障）光敏传感器和障碍物传感器，

3、根据环境光强和障碍物情况自动调整运行方向，作为模型，模拟了根据环境碍物情况自动调整运行方向，作为模型，模拟了根据环境情况自动做出动作反映的机器人功能；情况自动做出动作反映的机器人功能；（3）伺服电动机舵机作动力，效率和功率质量比高；）伺服电动机舵机作动力，效率和功率质量比高；（4）单片机控制电路，满足复杂的控制功能，鲁棒性）单片机控制电路，满足复杂的控制功能，鲁棒性高；高；（5）机械轮廓设计生动，爬行姿态优美；）机械轮廓设计生动，爬行姿态优美；（6）拥有传统轮式机器人和履带式机器人无法企及的）拥有传统轮式机器人和履带式机器人无法企及的优势优势。 1 1、结构特点、结构特点 汕头职业技术学院汕头

4、职业技术学院 （1）根据环境光线强弱和障碍物情况自动控制）根据环境光线强弱和障碍物情况自动控制其行走方向，在火灾中自动寻找火焰确定灭火目其行走方向，在火灾中自动寻找火焰确定灭火目标。标。 （2）可在各种复杂地形上爬行，到达轮式机器）可在各种复杂地形上爬行，到达轮式机器人和履带车辆法到达斜度很高的斜坡、山地。人和履带车辆法到达斜度很高的斜坡、山地。 （3）在山地、戈壁上帮助驮运救援物资、药品。）在山地、戈壁上帮助驮运救援物资、药品。 （4）在地震后的瓦砾、砖石上行走，并有起重）在地震后的瓦砾、砖石上行走，并有起重机功能。救出埋于废墟的生还者。机功能。救出埋于废墟的生还者。 （5）攀爬楼梯，进行楼

5、房内火灾救援。）攀爬楼梯，进行楼房内火灾救援。 （6）可用脚砸破大厦玻璃幕墙，垂直向上前进。）可用脚砸破大厦玻璃幕墙，垂直向上前进。 一、六足蜘蛛救援机器人简介一、六足蜘蛛救援机器人简介 2 2、在救援中的应用、在救援中的应用 汕头职业技术学院汕头职业技术学院二、机械系统及动力设计二、机械系统及动力设计 1 1、整体机械结构、整体机械结构 汕头职业技术学院汕头职业技术学院1 1、整体机械结构、整体机械结构 二、机械系统及动力设计二、机械系统及动力设计 汕头职业技术学院汕头职业技术学院1 1、整体机械结构、整体机械结构 二、机械系统及动力设计二、机械系统及动力设计 汕头职业技术学院汕头职业技术学

6、院二、机械系统及动力设计二、机械系统及动力设计 1 1、整体机械结构、整体机械结构 汕头职业技术学院汕头职业技术学院 舵机舵机 通过通过PWM信号实现角度的准确控制，控制简单，信号实现角度的准确控制，控制简单， 内置减速齿轮组，输出转速适中，输出转矩和保内置减速齿轮组，输出转速适中，输出转矩和保持力很大，持力很大， 重量小（约重量小（约60g）。）。 2 2、动力系统初定、动力系统初定 二、机械系统及动力设计二、机械系统及动力设计 汕头职业技术学院汕头职业技术学院3 3、初定机器人脚部关节长度、初定机器人脚部关节长度 二、机械系统及动力设计二、机械系统及动力设计 由两个由两个因素确定因素确定选

7、定每只脚的长度为选定每只脚的长度为100mm左右左右机器人身躯的机器人身躯的离地高度离地高度舵机的转矩舵机的转矩汕头职业技术学院汕头职业技术学院计算每只脚的力臂：使用计算每只脚的力臂：使用AutoCAD2010绘制出脚绘制出脚部实体图，并使用该软件的部实体图，并使用该软件的“MASSPROP”可求出各可求出各零件的重心。最后用作图法求出脚的重心，从而求出其零件的重心。最后用作图法求出脚的重心，从而求出其力臂，约为力臂，约为90mm，根据力对轴之矩的公式可求出其力，根据力对轴之矩的公式可求出其力矩；选用辉盛矩；选用辉盛 MG945 180度舵机。度舵机。二、机械系统及动力设计二、机械系统及动力设

8、计 4 4、舵机的选定、舵机的选定 转矩则必须计算出其舵转矩则必须计算出其舵机驱动关节的重量以及机驱动关节的重量以及力臂。力臂。计算出每只脚的重量；计算出每只脚的重量；汕头职业技术学院汕头职业技术学院 具体参数如下具体参数如下: 尺寸：尺寸：40.8*19.9*37.3mm重量：重量：56.3g速度：速度：0.24sec/60度（度（6V）扭力：扭力：12公斤公斤/厘米（厘米（6V）使用电压：使用电压：4.8-7.2V二、机械系统及动力设计二、机械系统及动力设计 4 4、舵机的选定、舵机的选定 汕头职业技术学院汕头职业技术学院三、控制系统设计三、控制系统设计 1 1、六足蜘蛛救援机器人控制系统

9、总体设计、六足蜘蛛救援机器人控制系统总体设计 六足救援机器人六足救援机器人多输入多输出多输入多输出控制系统框图控制系统框图 控制器舵机机械机构光敏传感器环境光方向实际方向方向控制信号障碍物传感器前进阻力汕头职业技术学院汕头职业技术学院 MCU的选择。本系统采用的选择。本系统采用AVR单片机单片机“ATMEGA16”作为核心控制，其优点为：作为核心控制，其优点为： I/O口可设为推挽输出，输出电流大。口可设为推挽输出，输出电流大。 大多数指令都是单时钟指令，运算速度快。大多数指令都是单时钟指令，运算速度快。 片内集成片内集成A/D转换功能，便于光信号的多级度转换功能，便于光信号的多级度取样。取样

10、。 定时器可以工作在定时器可以工作在CTC模式，可以立即更新模式，可以立即更新数据，便于产生多路数据，便于产生多路PWM信号。信号。三、控制系统设计三、控制系统设计 1 1、六足蜘蛛救援机器人控制系统总体设计、六足蜘蛛救援机器人控制系统总体设计 汕头职业技术学院汕头职业技术学院A123456BC2 2、步行动作逻辑、步行动作逻辑A123456BCD左转动作逻辑 直行动作逻辑 三、控制系统设计三、控制系统设计 汕头职业技术学院汕头职业技术学院开始I/O口初始化 定时器初始化障碍？光传感ADC后 退 右转后光？右光？左光？前光？后退右转左转直走同光？直走YN3 3、控制、控制程序框图程序框图 （1

11、）主程序：）主程序： 三、控制系统设计三、控制系统设计 汕头职业技术学院汕头职业技术学院PB0/T01PB1/T12PB2/N03PB3/N14PB4/SS5PB5/MOSI6PB6/MISO7PB7/SCK8RESET9VCC10GND11XTAL212XTAL113PD0/RXD14PD1/TXD15PD2/INT016PD3/INT117PD4/OC1B18PD5/OC1A19PD6/ICP120PD7/OC221PC0/SCL22PC1/SDA23PC2/TCK24PC3/MTS25PC4/TDO26PC5/TDI27PC6/TOSC128PC7/TOSC229AVCC30GND31A

12、REF32PA7/ADC733PA6/ADC634PA5/ADC535PA4/ADC436PA3/ADC337PA2/ADC238PA1/ADC139PA0/ADC040IC1ATMEGA16123J1左前外123J2左前中123J3左前内123J4左中外123J5左中中123J6在中内123J7左后外123J8左后中123J9左后内123J10右前外123J11右前中123J12右前内123J13右中外123J14右中中123J15右中内123J16右后外123J17右后中123J18右后内CON1CON2CON3CON4CON5CON6CON7CON8CON9CON10CON11CON12

13、CON13CON14CON15CON16CON17CON18GNDGNDGNDGNDGNDGNDGNDGNDGNDGNDGNDGNDGNDGNDGNDGNDGNDGNDVCCVCCVCCVCCVCCVCCVCCVCCVCCVCCVCCVCCVCCVCCVCCVCCVCCVCC舵机 接口1234COM1CON4GNDTXDRXD+5VR31KLED1INGND12J19VCCINGNDINC1470uFC2104SW1+5V+5VMOSISCKMISORXDTXDXTAL1XTAL2XTAL1XTAL2Y112MC522PC422PGNDGNDGND+5VMISOMOSISCKRSTVinIC2

14、7805C51220uFC52104+5VR210KANT1C310uFR11KGND+5VRSTCJ11000uFVCCGNDGNDCON1CON2CON3CON4CON5CON6CON7CON8CON9CON10CON11CON12CON13CON14CON15CON16CON17CON18ADC1ADC2ADC3ADC4ADC0R420KR520KR620KR720KR820K12RG112RG212RG312RG412RG5+5V+5V+5V+5VGNDGNDGNDGNDGNDADC0ADC1ADC2ADC3ADC4+5VGNDRSTVCC1VCC2GND3MOSI4RST10MISO6SCK8GND7GND9GND5ISP非标准接口+5V传感 器输 入电源 电路D?DIODED?DIODECJ21000uFIN接口MCU系统三、控制系统设计三、控制系统设计 4 4、系系统统电电路路图图原原理理图图 汕头职业技术学院汕头职业技术学院四、制作成本计算四、制作成本计算 序号项目单价（元）数量费用（元）1舵机70/个24个16802铝合金板材25/kg4 kg1003单片机芯片35/片4片1404锂电池140/片2片2805充电器50/个1个506电路板一批1007机械加工工具一批150合计2500汕头职业技术学院汕头职业技术学院基于行为导向六步法基于行为导向六步法