探測(cè)機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計(jì),探測(cè),機(jī)器人,系統(tǒng),設(shè)計(jì) 控制界面源程序 // wl.cpp : Defines the class behaviors for the application. // #include "stdafx.h" #include "wl.h" #include "wlDlg.h" #ifdef _DEBUG #define new DEBUG_NEW #undef THIS_FILE static char THIS_FILE[] = __FILE__; #endif ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // CWlApp BEGIN_MESSAGE_MAP(CWlApp, CWinApp) //{{AFX_MSG_MAP(CWlApp) // NOTE - the ClassWizard will add and remove mapping macros here. // DO NOT EDIT what you see in these blocks of generated code! //}}AFX_MSG ON_COMMAND(ID_HELP, CWinApp::OnHelp) END_MESSAGE_MAP() ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // CWlApp construction CWlApp::CWlApp() { // TODO: add construction code here, // Place all significant initialization in InitInstance } ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // The one and only CWlApp object CWlApp theApp; ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // CWlApp initialization BOOL CWlApp::InitInstance() { AfxEnableControlContainer(); // Standard initialization // If you are not using these features and wish to reduce the size // of your final executable, you should remove from the following // the specific initialization routines you do not need. #ifdef _AFXDLL Enable3dControls(); // Call this when using MFC in a shared DLL #else Enable3dControlsStatic(); // Call this when linking to MFC statically #endif CWlDlg dlg; m_pMainWnd = &dlg; int nResponse = dlg.DoModal(); if (nResponse == IDOK) { // TODO: Place code here to handle when the dialog is // dismissed with OK } else if (nResponse == IDCANCEL) { // TODO: Place code here to handle when the dialog is // dismissed with Cancel } // Since the dialog has been closed, return FALSE so that we exit the // application, rather than start the application's message pump. return FALSE; } 電機(jī)控制程序 org 00h ajmp start org 30h START：? ；??檢測(cè)鍵盤狀態(tài)的程序 mov p0,#0ffh????? ?? ；置p0為輸入口，將P0口置為1，用于檢查按鍵是否按下 jnb p0.0,QIDONG????? ；按鍵S2按下，p0.0為0，進(jìn)入啟動(dòng)（正轉(zhuǎn)）程序 jnb p0.1,FANZHUAN?? ；按鍵S3按下，p0.1為0，進(jìn)入反轉(zhuǎn)程序 jnb p0.2,JITING??????? ；按鍵S4按下，p0.2為0，進(jìn)入急停程序 jnb p0.3,JIASU???????? ；按鍵S5按下，p0.3為0，進(jìn)入加速程序 jnb p0.4,JIANSU??????? ；按鍵S6按下，p0.4為0，進(jìn)入減速程序 jnb p0.5,TINGZHI????? ? ；按鍵S7按下，P0.5為0，進(jìn)入停止程序 ajmp start QIDONG. ；啟動(dòng)程序，默認(rèn)為順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為2000RPM LCALL YANSHI?? ；調(diào)用延時(shí)子程序，目的：軟件消除按鍵抖動(dòng) JNB P0.0,QI LJMP START ；軟件消抖后，若p0.0為1，則認(rèn)為按鍵未按下，回到檢測(cè)按鍵狀態(tài)程序 QI:??? clr p0.6????? ；p0.6接電機(jī)R/S端，將其清零表示電機(jī)可以運(yùn)行????????? setb p0.7???? ；p0.7接DIR端，為1，則與COM端斷開，電機(jī)正轉(zhuǎn) mov p2,#0Bh ；p2.0接CH1，p2.1接CH2，p2.2接CH3，將速度設(shè)定為2000RPM lcall XIANSHI? ；顯示設(shè)定速度 LJMP START ；執(zhí)行完啟動(dòng)程序后，回到檢測(cè)按鍵狀態(tài)程序 FANZHUAN: ；反轉(zhuǎn)程序，也即逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) LCALL YANSHI?? ；調(diào)用延時(shí)子程序，目的：軟件消除按鍵抖動(dòng) JNB P0.1,FAN LJMP START??? ；軟件消抖后，若p0.0為1，則認(rèn)為按鍵未按下，回到檢測(cè)按鍵狀態(tài)程序 FAN:???? clr p2.3???????????? ；接通BRK端，使電機(jī)急停 lcall PANTING?? ；調(diào)用判停程序,能從判停程序中返回，說明機(jī)已停 setb p2.3??????? ?? ；斷開BRK端，解除急停狀態(tài) clr p0.7?????????? ? ；接通DIR端，使電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) lcall XIANSHI??? ?? ；顯示設(shè)定速度 LJMP START??? ；執(zhí)行完啟動(dòng)程序后，回到檢測(cè)按鍵狀態(tài)程序 ；急停程序 LCALL YANSHI?? ；調(diào)用延時(shí)子程序，目的：軟件消除按鍵抖動(dòng) JNB P0.2,JI LJMP START ；軟件消抖后，若p0.0為1，則認(rèn)為按鍵未按下，回到檢測(cè)按鍵狀態(tài)程序 JI:??? clr p2.3????????? ；接通BRK端，使電機(jī)急停 lcall PANTING???? ? ；調(diào)用判停程序，若能從中返回，說明電機(jī)已停 LJMP START? ? ；執(zhí)行完啟動(dòng)程序后，回到檢測(cè)按鍵狀態(tài)程序 JIASU: ；加速程序，每按一次鍵，加速500rpm LCALL YANSHI? ；調(diào)用延時(shí)子程序，目的：軟件消除按鍵抖動(dòng) JNB P0.3,JIA LJMP START? ? ；軟件消抖后，若p0.0為1，則認(rèn)為按鍵未按下，回到檢測(cè)按鍵狀態(tài)程序 JIA:? mov a,p2???? ；將p2的值復(fù)制到累加器a中 anl a,#07h?? ?? ；取ch3ch2ch1的值，并放到累加器a中??? jz START??? ?? ；若a中值為0，則速度已經(jīng)最大，不再加速，回到檢測(cè)按鍵狀態(tài)程序?????? mov r0,p2 dec r0 mov p2,r0?????????? ；加速500rpm（參考電機(jī)驅(qū)動(dòng)器說明中的多段速度選擇部分） lcall XIANSHI???? ?? ；顯示設(shè)定的速度 LJMP START????? ；執(zhí)行完啟動(dòng)程序后，回到檢測(cè)按鍵狀態(tài)程序 JIANSU: ；減速程序，每按一次鍵，減速500rpm LCALL YANSHI? ；調(diào)用延時(shí)子程序，目的：軟件消除按鍵抖動(dòng) JNB P0.4,JIAN LJMP START??? ；軟件消抖后，若p0.0為1，則認(rèn)為按鍵未按下，回到檢測(cè)按鍵狀態(tài)程序 JIAN:? mov a,p2?? anl a,#07h?????????? ；取ch3ch2ch1的值??? cjne a,#07h,JS???? ；若a中數(shù)值為07h，則速度已為0， ljmp START????? ?? ；若速度為0，則程序回到開始程序，不再減速，以防出錯(cuò) JS: mov a,P2 inc a??? mov P2,a?? ? ；減速500rpm（參考電機(jī)驅(qū)動(dòng)器說明中的多段速度選擇部分） lcall XIANSHI?????? ；顯示設(shè)定的速度 ljmp START?? ；執(zhí)行完啟動(dòng)程序后，回到檢測(cè)按鍵狀態(tài)程序 TINGZHI: ；?停止程序 LCALL YANSHI? ；調(diào)用延時(shí)子程序，目的：軟件消除按鍵抖動(dòng) JNB P0.5,TING LJMP START??? ；軟件消抖后，若p0.0為1，則認(rèn)為按鍵未按下，回到檢測(cè)按鍵狀態(tài)程序 TING:?? setb p0.6??????? ；p0.6接R/S端，為1，則與COM端斷開 lcall PANTING??? ? ；調(diào)用判停程序，若能從中返回，說明電機(jī)已停 LJMP START???? ；執(zhí)行完啟動(dòng)程序后，回到檢測(cè)按鍵狀態(tài)程序 YANSHI: ；延時(shí)10ms,這是一個(gè)子程序，功能是延時(shí)10毫秒 mov a,#0????????? ；對(duì)累加器a置零，延時(shí)用 y:??? mov r1,#00h????? ? ；對(duì)寄存器r1置零，延時(shí)用 inc r1 cjne r1,#0ffh,y??? ；延時(shí)1ms inc a cjne a,#10,y????? ；延時(shí)10×1=10ms ret PANTING: ；判停程序，這是一個(gè)子程序，若能從判停程序中返回，則說明電機(jī)已停 jnb p2.4,yanshi250ms ；若speed端為0，則進(jìn)入延時(shí)程序 ajmp PANTING?? ；若speed端為1，則返回PANTING，等待speed端出現(xiàn)0電平 yanshi250ms: clr p2.6??????????? ；允許對(duì)計(jì)數(shù)器置數(shù) mov p3,#08h???????? ?? ；對(duì)計(jì)數(shù)器置入數(shù)8 setb p2.6??????? ??? ；計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù) mov a,#0?????????? ? ；對(duì)累加器a置零，延時(shí)用 y250:??? mov r1,#00h???????? ；對(duì)寄存器r1置零，延時(shí)用 inc r1 jb p2.5,PANTING??? ? ；若期間Tc為1，則電機(jī)未停，返回PANTING，繼續(xù)判斷 cjne r1,#0ffh,y250???? ；延時(shí)1ms inc a cjne a,#250,y250????? ；延時(shí)250ms， ret??? ；若至延時(shí)結(jié)束Tc一直不改變狀態(tài)，則說明speed端口無脈沖輸出，認(rèn)為電機(jī)停轉(zhuǎn)，程序 ；返回。 ；在電機(jī)停轉(zhuǎn)之前，單片機(jī)不響應(yīng)按鍵狀態(tài)的改變。 XIANSHI: ；顯示程序，這是一個(gè)子程序 mov a,p2??????????? ? ；將當(dāng)前的速度設(shè)定值讀入a中 anl a,#07h???????? ? ；取ch3ch2ch1的值，存入a中 mov b,#4 mul ab????? ；取得低位速度值對(duì)應(yīng)的相對(duì)地址，存入a中 add a,r3???????????? ；得到低位字符地址，放在a中 mov scon,#00h????? ? ；初始化串行口方式0 mov r2,#0?????????? ；利用r2來控制顯示字符數(shù) mov dptr,#tab???? ?? ；字形表的入口地址 mov r3,a??????????? ；低位速度值地址存入r3 ?x:????? add a,r2??? ；利用a與r2的和獲得字符地址 ???????? movc a,@a+dptr??? ；查表獲得字型碼，放在a中 ???????? mov sbuf,a????????? ；串口顯示 ???? l:? jnb ti,l??? ；等待發(fā)送完畢 ???????? clr ti???? ；發(fā)送標(biāo)志ti清零 ???????? inc r2 ???????? mov a,r3 ???????? cjne? r2,#4,x??? ；發(fā)送四個(gè)字符 ???????? ret tab:?? db 03h,03h,49h,0dh ????? db 03h,03h,03h,0dh ????? db 03h,03h,49h,27h ????? db 03h,03h,03h,27h ????? db 03h,03h,49h,9fh ????? db 03h,03h,03h,9fh ????? db 03h,03h,49h,0ffh ????? db 03h,0ffh,0ffh,0ffh END 單片機(jī)通信程序開發(fā) ORG 0000H AJMP START ;轉(zhuǎn)到初始化程序 ORG 0023H AJMP PGUART ;轉(zhuǎn)到串行中斷服務(wù)子程序 START: MOV SP,#60H ;堆棧指針初始化 MOV P0,#0FFH ;P0端口初始化 MOV P1,#0FFH ;P1端口初始化 MOV P2,#0FFH ;P2端口初始化 MOV P3,#0FFH ;P3端口初始化 MOV TMOD,#20H ;定時(shí)器T1工作于模式2,自動(dòng)重裝載 MOV TH1,#0FDH ;TH1初值為"0FDH",9600bps MOV TL1,#0FDH ;TL1初值為"0FDH",9600bps MOV SCON,#50H ;串行口工作于方式1,允許接收 SETB TR1 ;啟動(dòng)定時(shí)器T1 SETB ES ;允許串行口中斷 SETB EA ;開總中斷 CLR UABIT 輕量級(jí)絲杠作動(dòng)器設(shè)計(jì)在便攜的機(jī)器人的應(yīng)用 機(jī)械設(shè)計(jì)報(bào) 凱文·W.霍蘭德·托馬斯G.唐 一個(gè)便攜機(jī)器人是直接與它的用戶聯(lián)系的一個(gè)受控和開動(dòng)的設(shè)備。同樣，也要求這個(gè)設(shè)備必須也是便攜的，輕量級(jí)的，最重要的是安全的。為了達(dá)到這些目標(biāo)。標(biāo)準(zhǔn)絲杠的設(shè)計(jì)通常不能很好的按要求執(zhí)行這些。典型的絲杠有很低投球角度和大的半徑，從而產(chǎn)生很低的機(jī)械效率和很大的重量?？墒牵褂梦谋局械脑O(shè)計(jì)程序，效率和重量是被改進(jìn)的; 因而可以產(chǎn)生一種與人的肌肉相似的絲杠系統(tǒng)。例子中的問題說明一個(gè)可行性的絲杠設(shè)計(jì)應(yīng)該是277 的功率質(zhì)量比，接近驅(qū)動(dòng)它的馬達(dá)，即312W/kg，并且機(jī)械效率為0.74和最大動(dòng)能到11.3 kN/kg的絲杠設(shè)計(jì)。 1引言 在美國(guó)，有五分之一的人有不同形式的殘疾，這些人當(dāng)中，61％的人患有感覺或身體殘疾。在老年人中，8％到19 ％是步態(tài)失調(diào)。許多殘疾人可以獨(dú)立的受益于某種形式機(jī)器人的協(xié)助。一個(gè)便攜機(jī)器人是一個(gè)被計(jì)算機(jī)控制和驅(qū)動(dòng)的裝置，是直接接觸用戶的。這種裝置的目的是增強(qiáng)用戶的行為能力。在病人治療期間，它可以用于訓(xùn)練，或是僅僅當(dāng)作一種協(xié)助病人完成日常生活的裝置。"便攜"的含義是指機(jī)器人必須攜帶方便，重量輕，而且安全是最重要的。相比之下，工廠車間的機(jī)器人是沒有這些功能的，因此，要簡(jiǎn)單修改現(xiàn)有的技術(shù)是不可能實(shí)現(xiàn)的。設(shè)計(jì)便攜機(jī)器人的標(biāo)準(zhǔn)方法有三大局限性; 1低電池功率密度； 2電機(jī)的低強(qiáng)度質(zhì)量比； 3重量和安全性的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)。 這些工作的目的是審查絲杠驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)過程;結(jié)果顯示在局限性第三項(xiàng)方面有了重大改進(jìn)，即，重量和安全性的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)。 2 背景 有趣的是，在便攜機(jī)器人學(xué)領(lǐng)域的研究已經(jīng)超過了過去十年的增長(zhǎng)。最近，浪涌的利益可以歸因于電子小型化、微處理器能力和無線技術(shù)擴(kuò)散的推進(jìn)。提高便攜計(jì)算機(jī)控制設(shè)備的能力的可行性是可以實(shí)現(xiàn)的。 然而，除便攜式的計(jì)算平臺(tái)的可及性之外，必須談及物理機(jī)制的問題。在便攜機(jī)器人發(fā)展中，主要的問題是強(qiáng)度質(zhì)量比、重量和安全。有多少可利用的動(dòng)力可完成機(jī)械功？機(jī)器人設(shè)備有多少額外的力給人？還有，如何轉(zhuǎn)移這些動(dòng)力和怎么一直維護(hù)安全等？用戶和開動(dòng)的機(jī)器人之間的安全互作用在便攜機(jī)器人設(shè)計(jì)中是一個(gè)首要問題。 一個(gè)便攜的機(jī)器人系統(tǒng)的目的是將操作員通過存貯設(shè)備獲得的努力和能量抵消，即，電池、燃料電池和空氣坦克。作動(dòng)器的效率和整個(gè)系統(tǒng)的重量沉重影響分享在操作員和機(jī)器人之間的工作負(fù)擔(dān)。在很多情況下，機(jī)器人加給用戶的額外力量，能多完成一項(xiàng)測(cè)量任務(wù)。這意味著機(jī)器人不僅必須增添操作員的能力，也必須補(bǔ)嘗它自己另外的重量。 2.1 作動(dòng)器的比較。 很多機(jī)器人作動(dòng)器被比作成人的骨骼肌的標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)師了解他們好的功率強(qiáng)度比和優(yōu)秀的強(qiáng)制生產(chǎn)能力就是為了動(dòng)作器與骨骼肌相比擬。為了匹配骨骼肌的性能，重要的是知道其中一些措施。不幸地是，生物文學(xué)中的普遍性是:被測(cè)量的肌肉參數(shù)是變化繁多的。雖然報(bào)告參數(shù)有一個(gè)寬的變化，這些參數(shù)一直能給生物材料行為標(biāo)度的感覺。制成表的數(shù)據(jù)和幾個(gè)原始估計(jì)數(shù)據(jù)被用于描述人的肌肉表現(xiàn)屬性和結(jié)果如表1所示。 表1：作動(dòng)器比較：通過機(jī)械效率，勢(shì)能，和校正動(dòng)能對(duì)各種各樣的作動(dòng)器類型進(jìn)行比較： 允許與有效能的運(yùn)用直接進(jìn)行比較。然而，在便攜機(jī)器人作動(dòng)器的發(fā)展中這兩個(gè)參量需要得到審查。考慮到所有作動(dòng)器在100%效率中運(yùn)行，然后整個(gè)小組能直接地由他們各自的功率強(qiáng)度比進(jìn)行比較?？墒牵绻麆?shì)能中的動(dòng)力被提供給每臺(tái)作動(dòng)器，由于他們各自的效率僅僅是輸出一小部分動(dòng)力。所以，適當(dāng)?shù)乇容^上面被描述的作動(dòng)器，他們校正的勢(shì)能必須計(jì)算,即： (1) 機(jī)械效率和Pwt是原始的功率質(zhì)量比。對(duì)各種動(dòng)作器演算的結(jié)果如表1所示 表1的內(nèi)容是從文獻(xiàn)或基于那些文獻(xiàn)的估計(jì)中獲得的。dc馬達(dá)的參數(shù)是:Maxon RE40馬達(dá)。 傳動(dòng)箱組合的參數(shù)在Maxon 2004編目中能夠找到。一臺(tái)電系列有彈性作動(dòng)器的參數(shù)用于估計(jì)這些參數(shù)。然而，一個(gè)一般大小的絲杠系統(tǒng)可能有更好的強(qiáng)度質(zhì)量比，因?yàn)樗泻芨叩呢?fù)載能力，并且有很低的重量。對(duì)于McKibben樣式的空氣肌肉，從各種各樣文獻(xiàn)中發(fā)現(xiàn)了描述它的相關(guān)方法。 比較中顯然顯示的是校正功率質(zhì)量比，cP，dc馬達(dá)的參數(shù)，空氣肌肉和人的骨骼肌是都是簡(jiǎn)單匹配的。然而，馬達(dá)上一旦加上額外的硬件，它的執(zhí)行力會(huì)極大減小。基于動(dòng)作器的重量，如果能修改一個(gè)不是很大的dc馬達(dá)重量的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，則它接近于人的骨骼肌的功能可能會(huì)實(shí)現(xiàn)。 3絲杠設(shè)計(jì) 如上所見，當(dāng)一個(gè)典型絲杠系統(tǒng)與其他便攜機(jī)器人作動(dòng)器在概念上進(jìn)行比較時(shí)，它的性能是有限的。產(chǎn)生這種低性能的主要原因是它的機(jī)械效率很低。如果在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)絲杠系統(tǒng)中使用大約是=0.36的摩擦系數(shù)，會(huì)有更好的潤(rùn)滑效果。 相反，典型的球螺絲系統(tǒng)有非常好機(jī)械效率。 滾珠軸承的滾動(dòng)接觸對(duì)這個(gè)系統(tǒng)的摩擦作用會(huì)保持很低。然而，效率雖然有了改進(jìn)，球螺絲作動(dòng)器的cPt參數(shù)仍然低于那骨骼肌，這是因?yàn)榍蚵萁z系統(tǒng)的重量很大。如果改進(jìn)球螺絲的cP性能，那么重量的減少就可以實(shí)現(xiàn)了。 機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)報(bào) 圖1 絲杠外形; 主角l…在一個(gè)單一螺旋螺絲中是等效的 用于設(shè)計(jì)圍攏絲杠的基本數(shù)學(xué)也適用于球螺絲系統(tǒng)。這兩個(gè)機(jī)械傳輸之間的主要差別是他們的摩擦系數(shù)。在以下部分會(huì)考慮影響絲杠重量和機(jī)械效率的設(shè)計(jì)參數(shù)，并且對(duì)它的cP進(jìn)行改進(jìn)。 3.1絲杠外形 在圖1顯示的是普通絲杠的基本外形。絲杠的關(guān)鍵參量是主角l，螺絲半徑r和前置角。主角l是螺絲每次改進(jìn)達(dá)到的位移數(shù)量，一個(gè)高精度螺絲有非常小或非常好的主角。在圖1的正三角形顯示的螺絲的唯一一次改進(jìn)被剝開的構(gòu)造。前置角代表螺紋的斜面或傾斜度。 三角的基礎(chǔ)是螺絲軸的圓周，三角形的右腿是它的主角，螺線螺紋的弦代表路徑長(zhǎng)度。 并且在正三角形中看出使螺母舉起負(fù)載的強(qiáng)大的力。負(fù)載的力量顯示為F，螺絲的扭矩強(qiáng)度是F,在螺絲螺紋上的正常反作用力是N，并且摩擦力是N。從這張圖中，舉起的扭矩的等式就可以是： (2) 3.2 對(duì)R。 還考慮，絲杠的外形在圖1可以顯示主角 l是由螺絲半徑r和前置角描述的。這些可改變量之間的關(guān)系是： (3) (4) 公式4的意思是r、螺絲半徑和，前置角，都是需要螺絲主角l的。這意味著在r和之間存在一個(gè)連續(xù)的關(guān)系。雖然存在這個(gè)連續(xù)的關(guān)系，多數(shù)螺絲系統(tǒng)還是被設(shè)計(jì)成非常小的前置角。從首選螺絲大小的經(jīng)驗(yàn)來看，雖然各自的直徑都在變化，但前置角都小于3°。 在公式4種顯示對(duì)所有螺絲主角的需求，各種各樣的半徑都可以使用。這個(gè)意義在于螺絲半徑 r的變小，螺絲的重量是通過r2減小的。因此，要補(bǔ)嘗小螺絲半徑，必須考慮前置角這個(gè)參數(shù)。 前角， 圖2絲杠系統(tǒng)機(jī)械效率：遮蔽一部分的圖表多數(shù)是絲杠的典型設(shè)計(jì)區(qū)域。是小的，半徑大，重量大，并且效率是較低的。在圖表的未遮住的區(qū)域設(shè)計(jì)，是大的，暗示更小的半徑、更低的重量和更高的效率。 3.3效率對(duì)阿爾法。 對(duì)于一個(gè)便攜機(jī)器人的設(shè)計(jì)，不僅絲杠作動(dòng)器的重量是一個(gè)重要問題，而且作動(dòng)器的效率也是非常關(guān)鍵的。如上所述，螺絲半徑的減小可以使動(dòng)作器的重量大大減小。然而，要減小螺絲半徑，必須增加前置角 ，以保持恒定的主角。當(dāng)看公式2時(shí)，可以看出要求承受負(fù)載的力矩Fw，取決于兩前置角和摩擦系數(shù). 影響螺絲效率的是前置角和摩擦系數(shù)，圖2顯示對(duì)摩擦系數(shù)_和前置角_的沖擊在于絲杠系統(tǒng)的效率 (5) 在圖2的每條線是基于摩擦系數(shù)不同的參數(shù)。幾份普通的工程材料作為例子給讀者一個(gè)在絲杠系統(tǒng)中能有不同物質(zhì)或涂層的作用的感覺。這個(gè)圖表示，當(dāng)前置角增加，機(jī)械效率就增加; 或者至少到達(dá)一個(gè)峰值。 理論上，選擇最大效率采摘角度是有利的。一個(gè)絲杠系統(tǒng)在高效率運(yùn)行時(shí)需要使負(fù)載力矩達(dá)到最小Fw。在高峰值效率發(fā)生的角度可以取決于與角度效率有關(guān)的參數(shù)，結(jié)果是可以看到的。 (6) 雖然一個(gè)高前置角可能提高效率，但它也可能導(dǎo)致反驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。一個(gè)反驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是一種負(fù)載力矩，沒有力矩協(xié)助的情況下，螺絲可能自轉(zhuǎn)，因而允許負(fù)載自我降低。反驅(qū)動(dòng)絲杠不適合應(yīng)用于汽車起重器，但是可以應(yīng)用于便攜機(jī)器人當(dāng)中。因此反驅(qū)動(dòng)的前置角是： (7) 不管產(chǎn)生多么高的負(fù)載力量，多么低的摩擦系數(shù)系統(tǒng)，前置角和摩擦系數(shù)總是影響這些條件的，例如球螺絲，反驅(qū)動(dòng)是一個(gè)必然結(jié)果。 4 實(shí)用考慮 理論上，如先前的文獻(xiàn)所顯示，是希望螺絲半徑 r減小的，甚至到一個(gè)幾乎微觀尺度。然而，從設(shè)計(jì)和制造業(yè)方面來講，這不是一種實(shí)用的解決方案。雖然從重量和效率的角度來講小螺絲的直徑和高前置角是極其重要的，但他們可能不允許設(shè)計(jì)師適應(yīng)物理系統(tǒng)的力量需要。例如軸向產(chǎn)生，壓縮折和機(jī)制困境都需要被考慮?？紤]到單一的超薄的螺絲也許是輕量級(jí)的，它可能沒有一個(gè)系統(tǒng)所需要足夠的負(fù)載能力。但可以使用單一的，或幾個(gè)螺絲，就會(huì)有足夠大的負(fù)載能力。用幾個(gè)小螺絲承受大載荷是沒有重量?jī)?yōu)勢(shì)的，作為因計(jì)算一個(gè)螺絲斷面產(chǎn)生的重量和壓強(qiáng)。然而，使用幾個(gè)小螺絲承受載荷可能允許對(duì)高前置角的持續(xù)使用和在高效率中運(yùn)行，甚至在很高負(fù)載。通過推擠絲杠原材料物產(chǎn)極限，可以達(dá)到軸向很高的負(fù)載。這種工作方法的好處在于一個(gè)緊張系統(tǒng)比它壓縮軸承更好運(yùn)作的系統(tǒng)。當(dāng)考慮到減小一個(gè)既長(zhǎng)又細(xì)的螺絲的負(fù)載時(shí)，類似于McKibben作動(dòng)器甚至人的肌肉，（絲杠作動(dòng)器能被設(shè)計(jì)負(fù)擔(dān)僅緊張裝載），因而消除共折的考慮。在一個(gè)便攜機(jī)器人中創(chuàng)建緊張驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不一定意味著需要一個(gè)對(duì)抗性。實(shí)際上，與一個(gè)協(xié)助機(jī)器人相比，殘疾人在做單一的直接動(dòng)作時(shí)，肌肉存在弱點(diǎn)，因此，這些人是非常需要?jiǎng)幼髌鲙椭摹? 對(duì)于那些推擠螺絲半徑和因此導(dǎo)致前置角的極限超過最大效率的設(shè)計(jì)師，摩擦極限角度多少是可以傾斜的。所有這些的物理解釋是系統(tǒng)捆綁或鎖，由導(dǎo)出的公式2可以看見。一個(gè)由公式（2）導(dǎo)出，可以產(chǎn)生以下關(guān)系 (8) 除被列出的實(shí)用考慮之外，還可能存在著許多其他問題。包括扭轉(zhuǎn)力僵硬或屈服力甚至熱擴(kuò)散等。這些因素中的每一個(gè)都是重要的并且都需要我們考慮?？墒牵@個(gè)練習(xí)的目的是展示選擇一個(gè)設(shè)計(jì)或選擇螺絲系統(tǒng)的典型方法。這個(gè)選擇方法的好處是可直接適用于一個(gè)便攜機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 5 例子中的問題 展示一份粗糙設(shè)計(jì)報(bào)告，考慮高峰距小腿關(guān)節(jié)扭矩在到一個(gè)有能力裝載80 kg的個(gè)體并且是0.8 Hz的跨步頻率期間的連接扭矩。在步態(tài)期間的腳腕扭矩峰值大約是100毫微米。這個(gè)峰值大致發(fā)生在45%的步態(tài)周期。步態(tài)周期是指一只腳跟的停止到這支腳跟下一次停止的時(shí)間。腳趾是承受另一只腿重力和開始搖擺的點(diǎn)。 搖擺階段的判斷是步態(tài)再次安置腳回到腳跟停止位置時(shí)，然后下一個(gè)步態(tài)周期開始。 例如，讓我們考慮修造一個(gè)腳腕步態(tài)協(xié)助絲杠作動(dòng)器。我們假設(shè)協(xié)助水平在30%左右和到小腿關(guān)節(jié)是12厘米的力矩臂。 表2作動(dòng)器問題比較：絲杠設(shè)計(jì)I和II與人的肌肉的效率比較，對(duì)勢(shì)能的比較，校正勢(shì)能和動(dòng)能的措施的比較。 這些參數(shù)都可以根據(jù)自己的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)并且在合理的范圍內(nèi)進(jìn)行修改和變化。參數(shù)和可用的參量接近于Maxon馬達(dá)，即RE40，這個(gè)例子中，主角長(zhǎng)度的范圍已經(jīng)確定了;它的范圍可以是 解決設(shè)計(jì)兩個(gè)絲杠的問題:第一個(gè)設(shè)計(jì)問題是解決最大效率。假設(shè)是2 mm和=0.05，螺絲在=43.5°、半徑是0.34mm 的地方產(chǎn)生的效率是90%。這樣小的一條半徑，需要多個(gè)螺絲承受負(fù)載。即使如此，估計(jì)作動(dòng)器的勢(shì)能是280 W/kg 。通過馬達(dá)重量和預(yù)測(cè)的傳輸系統(tǒng)，劃分需要的功率峰值就可以得出勢(shì)能的大小。我們從以前的工作知道了，輔助組分的重量成比例可以減小螺絲和螺釘?shù)闹亓俊? 第二個(gè)設(shè)計(jì)，絲杠II，從商業(yè)供營(yíng)商得到可利用的維度。 螺絲的=13.6°和0.82的效率。 更大一些的維度也可行，動(dòng)作器的勢(shì)能最好是277 W/kg。為了達(dá)到比較的目的，這個(gè)例子出現(xiàn)的問題結(jié)果制成了表格。表2顯示兩個(gè)絲杠設(shè)計(jì)方案的數(shù)字結(jié)果。這些參數(shù)與先前的dc馬達(dá)參數(shù)和人的骨骼肌的估計(jì)值進(jìn)行比較。通過例子，動(dòng)能大小是基于力的峰值進(jìn)行計(jì)算的。 6 討論 在分析解決最大效率的方案上，絲杠設(shè)計(jì)I顯示了一個(gè)單一小半徑螺絲永遠(yuǎn)不會(huì)處理所要求的負(fù)載。可是，多個(gè)螺絲同時(shí)平行執(zhí)行那項(xiàng)任務(wù)會(huì)有同樣高的效率。雖然使用典型的技術(shù)不容易制造出一個(gè)0.34 mm半徑的螺絲，但用這種方法是可以實(shí)現(xiàn)的（即，使用多個(gè)螺絲產(chǎn)生高效率）。要設(shè)計(jì)一個(gè)特殊的絲杠，效率是沒有極限的。絲杠設(shè)計(jì)II顯示，有一種可行的解決方案可以解決腳腕的問題，校正功率質(zhì)量比參數(shù)使其非常接近于人的肌肉。使用一種相似的方法，球形螺絲機(jī)制能有益于它的表現(xiàn)，一般方法是創(chuàng)建一個(gè)驅(qū)動(dòng)的背面，低重量和高效率的螺絲系統(tǒng)可以使基于dc馬達(dá)的動(dòng)作器的便攜機(jī)器人應(yīng)用有一種有力解答。 圖3 原型作動(dòng)器，高效率絲杠 前面提到，一臺(tái)便攜機(jī)器人作動(dòng)器不僅要有好的執(zhí)行能力，而且還要對(duì)它的用戶有一定的安全性。在考慮安全方面時(shí)，（駕駛）是便攜絲杠作動(dòng)器所需要的。（ 駕駛）允許操作者任意安裝沒有動(dòng)力的螺釘，因而使它的阻礙減到最小。另一方面，在螺絲的末端設(shè)計(jì)一塊閑置的部分以防止馬達(dá)和用戶受到損壞。對(duì)人的損傷可以通過安置螺絲的末端范圍在用戶的生理安全極限內(nèi)來避免，即一旦遇到危險(xiǎn)強(qiáng)度，可以得到短期的脫離。所有這些方法都需要得到重點(diǎn)考慮，并且應(yīng)該在設(shè)計(jì)過程中早期解決。安置機(jī)械部件必須包括特別的防備措施。 防備措施必須超出軟件或控制器范圍; 因此，在機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)該包括他們。保證用戶的安全是在設(shè)計(jì)所有協(xié)助機(jī)器人時(shí)應(yīng)該是最優(yōu)先考慮的事，我們的實(shí)驗(yàn)室也調(diào)查了便攜作動(dòng)器的其他類型?？磮D3。這些技術(shù)幫助我們保持設(shè)備的整體大小和重量打到最低。 7 結(jié)論 一臺(tái)便攜機(jī)器人作動(dòng)器必須有好的功率勢(shì)能比，好的機(jī)械效率，好的強(qiáng)度質(zhì)量比，并且一定是安全的。對(duì)于一個(gè)具有好的功率的dc馬達(dá)，改進(jìn)它力量的唯一方法是增加傳動(dòng)系統(tǒng)。傳統(tǒng)上，這種方法導(dǎo)致了dc馬達(dá)作動(dòng)器功率質(zhì)量比的增加以至于它的執(zhí)行力筆直下降?？墒?，我們的方法可以用于設(shè)計(jì)絲杠和球形絲杠的力，例如一個(gè)便攜的協(xié)助機(jī)器人。 探測(cè)機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 開題報(bào)告 班級(jí)（學(xué)號(hào)）：機(jī)0405-18 姓名：王亮 指導(dǎo)老師： 王會(huì)香 一、綜述 1.課題研究的目的和意義 出于重要的戰(zhàn)略意義，資源領(lǐng)域已成為各科技強(qiáng)國(guó)相互競(jìng)爭(zhēng)的一個(gè)焦點(diǎn)，出于安全性等因素的考慮，對(duì)探測(cè)機(jī)器人的研究設(shè)計(jì)也成為了開發(fā)資源的重要硬件之一，探測(cè)機(jī)器人可以幫助人類完成一些不能完成的任務(wù)，其應(yīng)用范圍很廣，有幾下幾方面： 1）行星探測(cè)移動(dòng)機(jī)器人 行星探測(cè)移動(dòng)機(jī)器人的研究對(duì)于發(fā)展行星科學(xué)、提高國(guó)防能力、提高國(guó)家的國(guó)際地位等方面均有重要意義，因?yàn)?①移動(dòng)機(jī)器人是行星科學(xué)研究中著陸探測(cè)和取回樣品到實(shí)驗(yàn)室分析的有力工具。②人類在太空中停留數(shù)月之久會(huì)嚴(yán)重丟失鈣和磷，這似乎意味著人類不可能在重力為零的狀態(tài)下飛行6一9個(gè)月或更長(zhǎng)一點(diǎn)時(shí)間。但機(jī)器人不存在這個(gè)問題。因此，行星探測(cè)移動(dòng)機(jī)器人的研究是對(duì)行星進(jìn)行長(zhǎng)期實(shí)地考察的需要。③大大節(jié)省探測(cè)成本。以月球探測(cè)為例，根據(jù)粗略的估計(jì)，一次有人駕駛的飛行所花費(fèi)的錢要比無人駕駛飛行多50一100倍。因此，光就科學(xué)上的探索來說，用機(jī)器人執(zhí)行無人駕駛飛行任務(wù)是合算的。④有利于提高國(guó)家國(guó)防自動(dòng)化的水平和國(guó)際地位。因此，行星探測(cè)移動(dòng)機(jī)器人的研究受到世界各國(guó)的高度重視。[6] 2）海洋探測(cè)機(jī)器人 海洋探測(cè)機(jī)器人人已經(jīng)廣泛應(yīng)用于海洋開發(fā)的許多領(lǐng)域，隨著海洋開發(fā)的不斷深入，續(xù)航力大、探測(cè)范圍廣、能執(zhí)行多種復(fù)雜任務(wù)的大型機(jī)器人需求也越來越大。主要用于海洋石油開發(fā)、海底管道光纜巡查檢修以及其他各種復(fù)雜任務(wù)。為了使機(jī)器人能更好的完成指定任務(wù)，水下機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)性能預(yù)報(bào)就成為了一個(gè)重要的研究課題。[1] 3）油井故障探惻機(jī)器人 探測(cè)儀器的送進(jìn)是油田上測(cè)井、修井等井下作業(yè)中的一項(xiàng)重要技術(shù)。[3] 4) 履帶式井下探測(cè)機(jī)器人 中國(guó)作為世界產(chǎn)煤大國(guó)，也是世界煤礦事故高發(fā)國(guó)家，需要非常重視煤礦生產(chǎn)的安全。這種探測(cè)機(jī)器人可在災(zāi)害發(fā)生前對(duì)隱患進(jìn)行準(zhǔn)確及時(shí)的檢測(cè)與預(yù)防，災(zāi)后進(jìn)行施救等重要的危險(xiǎn)任務(wù)。[5] 關(guān)于探測(cè)機(jī)器人應(yīng)用范圍比我們想象的要廣泛的多，在軍事方面，已經(jīng)研究出了反坦克雷探測(cè)機(jī)器人；還有醫(yī)學(xué)探測(cè)機(jī)器人等。 2006年，中國(guó)政府制定的《國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十一個(gè)五年規(guī)劃綱要》和《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006－2020年）》，將發(fā)展航天事業(yè)置于重要地位。根據(jù)上述兩個(gè)規(guī)劃綱要，中國(guó)政府制定了新的航天事業(yè)發(fā)展規(guī)劃，明確了未來五年及稍長(zhǎng)一段時(shí)期的發(fā)展目標(biāo)和主要任務(wù)。按照這一發(fā)展規(guī)劃，國(guó)家將啟動(dòng)并繼續(xù)實(shí)施載人航天、月球探測(cè)、高分辨率對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)、新一代運(yùn)載火箭等重大航天科技工程，以及一批重點(diǎn)領(lǐng)域的優(yōu)先項(xiàng)目，加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，超前部署和發(fā)展航天領(lǐng)域的若干前沿技術(shù)，加快航天科技的進(jìn)步和創(chuàng)新。要發(fā)展航空事業(yè)，對(duì)月球進(jìn)行探索，那么研究設(shè)計(jì)探測(cè)機(jī)器人是必不可少的過程。 2.課題的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 1）在行星探測(cè)機(jī)器人的研制方面，美國(guó)和俄羅斯處于世界領(lǐng)先地位。從20世紀(jì)60年代開始，美、蘇向月球以及金、火、水、木、土等星球發(fā)射了許多探測(cè)器。格林威治時(shí)間1997年7月4日17時(shí)07分，美國(guó)國(guó)家航空航天局困ASA)發(fā)射的火星探路者號(hào)宇宙飛船成功地在火星表面著陸。探路者登陸器上帶有各種儀器及“索杰納”火星車團(tuán)。這是上世紀(jì)自動(dòng)化技術(shù)最高成就之一。[6] 日本對(duì)機(jī)器人的設(shè)計(jì)也處于領(lǐng)先地位。日本京都大學(xué)科研人員已經(jīng)開發(fā)出一種新型機(jī)器人,能在強(qiáng)烈地震發(fā)生后到廢墟中探測(cè)被埋人員。還專門進(jìn)行了實(shí)用演示。這種機(jī)器人外表象是一條粗大的節(jié)足昆蟲,長(zhǎng)1·43 m,由7節(jié)組成,有人的小腿一般粗細(xì),每節(jié)周身都纏滿縱向履帶。它可以在遙控下從瓦礫的夾縫中蜿蜒穿行,裝在頭部的攝像機(jī)鏡頭會(huì)隨時(shí)傳輸觀察到的影像和搜集到的聲音,從而供控制者判斷里面是否有需要救助的存活人員。 未來的空間探測(cè)任務(wù)要求機(jī)器人系統(tǒng)能夠在預(yù)先未知或非結(jié)構(gòu)化的環(huán)境中執(zhí)行變化的任務(wù)，機(jī)器人移動(dòng)平臺(tái)應(yīng)具備良好的幾何通過性、越障性、抗傾覆性、行駛平順性、牽引控制特性和能耗特性?；诓煌脑砗托阅軅?cè)重點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外提出并試驗(yàn)了多種類型的空間探測(cè)機(jī)器人移動(dòng)機(jī)構(gòu)。 2）探測(cè)機(jī)器人移動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)如下: (1)輪腿式，履腿式等復(fù)合型結(jié)構(gòu)的移動(dòng)機(jī)器人是一個(gè)研制方向. (2)由于航天器技術(shù)、尺寸、質(zhì)量和費(fèi)用的限制,微小型行星探測(cè)機(jī)器人是目前發(fā)展的主流. (3)由于通信時(shí)延和微重力作用的緣故,中低速移動(dòng)機(jī)器人是研制的主流. (4)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與控制方案相結(jié)合是研制靈活可靠的行星探測(cè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)方向.[6] 3）設(shè)計(jì)探測(cè)機(jī)器人所面臨的問題 盡管國(guó)內(nèi)外已經(jīng)研制出了輪式、腿式、輪腿式、履帶式和其它特殊形式的移動(dòng)機(jī)器人,但到目前為止,無論國(guó)內(nèi)還是國(guó)外,同時(shí)具備以下性能的移動(dòng)機(jī)器人還沒有出現(xiàn):(1)能跨越大于輪子直徑的壕溝和高于輪子半徑的臺(tái)階;(2機(jī)器人陷入軟土壤中時(shí),能自動(dòng)脫離軟土壤區(qū),恢復(fù)正常的行駛能力;(3)整機(jī)的可密封性和可壓縮性良好;(4)克服傾翻對(duì)機(jī)器人行駛能力的不良影響;(5)行駛的高速高效性;(6)容積可進(jìn)行擴(kuò)充，而這些又是行星探測(cè)等領(lǐng)域移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)所應(yīng)具備的重要性能,因此,研制出新型的、綜合性能更好的行星探測(cè)機(jī)器人是行星探測(cè)機(jī)器人移動(dòng)系統(tǒng)研究中有待解決的問題之一[6]. 二、研究?jī)?nèi)容 本文以研制履帶便攜式抗摔機(jī)器人為目標(biāo)，采用模塊化設(shè)計(jì)，以便根據(jù)要求選擇和定制配置，并在需要的時(shí)候方便更換和添加其他模塊，具有良好的機(jī)動(dòng)性，在越障、跨溝、攀爬方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。該機(jī)器人的最大優(yōu)點(diǎn)是具有良好的越障性能、環(huán)境適應(yīng)性能、防摔抗沖擊性能并具備全地形通過能力。 其研究?jī)?nèi)容具體如下： 1、 研究探測(cè)機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則。 依據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)原理，對(duì)機(jī)器人進(jìn)行性能指標(biāo)分析，動(dòng)態(tài)分析，使機(jī)器人能夠自適應(yīng)路面，即具有抗傾覆性、爬坡性能、越障性能、跨溝性能等功能。 2、 確定探測(cè)機(jī)器人的移動(dòng)方式，并對(duì)整個(gè)探測(cè)機(jī)器人的整體進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)。 1）移動(dòng)方式的確定 2）總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3）傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3、對(duì)探測(cè)機(jī)器人系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，繪制機(jī)械圖。 4、給出移動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。 1）選擇傳感器 2）控制系統(tǒng) 3）驅(qū)動(dòng)器的選擇 目標(biāo)：掌握探測(cè)機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則，從實(shí)際應(yīng)用環(huán)境出發(fā)確定機(jī)器人的移動(dòng)方式，選用合理的目標(biāo)監(jiān)測(cè)手段，來實(shí)現(xiàn)探測(cè)目的。 三、實(shí)現(xiàn)方法及其預(yù)期目標(biāo) 1、總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)的探測(cè)機(jī)器人由四個(gè)模塊構(gòu)成，即底盤運(yùn)動(dòng)模塊、電源及驅(qū)動(dòng)模塊、傳感器模塊、控制計(jì)算機(jī)模塊。大體結(jié)構(gòu)如圖1-1 控制計(jì)算機(jī)模塊 傳感器模塊 電源驅(qū)動(dòng)模塊 底盤運(yùn)動(dòng)模塊 圖1-1機(jī)器人的總體結(jié)構(gòu) 2、 移動(dòng)機(jī)構(gòu)分析 便攜式機(jī)器人按移動(dòng)方式分主要有輪式、履帶式、腿足式三種，另外還有步進(jìn)移動(dòng)式、 混合移動(dòng)式、蛇行移動(dòng)式等，各種移動(dòng)方式的機(jī)動(dòng)性能對(duì)比如表1-1 表1-1 車輪式、輪、履、腿式移動(dòng)機(jī)構(gòu)性能比較： 移動(dòng)機(jī)構(gòu)方式 輪式 履帶式 腿式 移動(dòng)速度 快 較快 慢 越障能力 差 一般 好 機(jī)構(gòu)復(fù)雜程度 簡(jiǎn)單 一般 復(fù)雜 能耗量 小 較小 大 機(jī)構(gòu)控制難易程度 易 一般 復(fù)雜 很明顯，履帶式移動(dòng)機(jī)構(gòu)的性能居于輪式和腿式移動(dòng)機(jī)構(gòu)之間，在地面適應(yīng)性能、越障性能方面有良好表現(xiàn)。履帶移動(dòng)機(jī)構(gòu)地面適應(yīng)性能好，在復(fù)雜的野外環(huán)境中能通過各種崎嶇路面以及溝壑等，它的活動(dòng)范圍廣，性能可靠，使用壽命長(zhǎng)，輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)無法與其比擬，適合作為機(jī)器人的推進(jìn)系統(tǒng)。 運(yùn)動(dòng)原理： 3、 移動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 一個(gè)在實(shí)際工作中的機(jī)器人，他的運(yùn)動(dòng)由驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，任務(wù)的具體執(zhí)行有終端機(jī)具完成。在執(zhí)行任務(wù)的過程中，感覺系統(tǒng)將內(nèi)感受和外感受的信息反饋給控制系統(tǒng)，有控制系統(tǒng)對(duì)整個(gè)機(jī)器人的活動(dòng)作決策和付諸實(shí)施。系統(tǒng)的控制部分的工作方式要適合于執(zhí)行的任務(wù)。采用某一種工作方式，例如，人進(jìn)行的干預(yù)很少---自由方式；人的干預(yù)很多---手動(dòng)方式；斷斷續(xù)續(xù)干預(yù)---監(jiān)督管理方式等，都要按任務(wù)的需求而定。 在控制機(jī)器人執(zhí)行任務(wù)過程中涉及三方面： 信息---機(jī)器人自身及環(huán)境的信息。他們來自感覺系統(tǒng)即感知的機(jī)器人自身狀態(tài)。 決定---產(chǎn)生執(zhí)行任務(wù)的行動(dòng)方式，任務(wù)的程序設(shè)計(jì)。 行動(dòng)---控制信號(hào)的產(chǎn)生和實(shí)施。 如圖1-2 所示 人 決定 行動(dòng)（控制） 信息（感覺） 環(huán)境 操作部分 控制部分 圖1-2 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 依據(jù)上述要求所需，考慮一下幾個(gè)方面： 1） 選擇傳感器 首先，機(jī)器人的傳感器就像人體上的感覺器官，它可以探測(cè)到周圍的環(huán)境，然后經(jīng)過綜合性的測(cè)量、計(jì)算，對(duì)他的行為進(jìn)行選擇判斷。其中，視覺是最重要的，因?yàn)?，即使只有視覺的時(shí)候，也能根據(jù)看到的進(jìn)行前行或是改變行為方式，但如果失去了視覺，即使其他的感覺功能都存在，也很難判斷周圍的環(huán)境，很難對(duì)行為方式進(jìn)行判斷。所以首先應(yīng)選擇視覺傳感器。 其次，視覺傳感器也有他的局限性，實(shí)現(xiàn)視覺的功能是需要光的，如果在晚間執(zhí)行任務(wù)時(shí)就很難實(shí)現(xiàn)其功能，為更好的使機(jī)器人完成認(rèn)為，再加一個(gè)超聲波傳感器。 2） 控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)是指機(jī)器人的信息處理裝置，在本設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，選擇數(shù)字電子計(jì)算機(jī)。這是一個(gè)依據(jù)事先和事后的信息而產(chǎn)生對(duì)機(jī)器人的控制命令的系統(tǒng)。信息主要來自人---機(jī)對(duì)話和感覺系統(tǒng)。機(jī)器人執(zhí)行任務(wù)前。在計(jì)算機(jī)重要貯存好一個(gè)運(yùn)動(dòng)模型，一個(gè)環(huán)境模型，一些與執(zhí)行任務(wù)有關(guān)的數(shù)據(jù)及一定數(shù)量的執(zhí)行任務(wù)的策略和算法，在執(zhí)行任務(wù)過程中，計(jì)算機(jī)接受來自傳感器的機(jī)器人目前狀態(tài)的信息和涉及到目前包括工作對(duì)象在內(nèi)的環(huán)境狀況的信息。依據(jù)上述的所有數(shù)字模型，原始數(shù)據(jù)，感受的信息，利用控制策略和算法，以及過去執(zhí)行任務(wù)的經(jīng)驗(yàn)等，計(jì)算機(jī)產(chǎn)生一個(gè)對(duì)機(jī)器人的控制命令。 3）驅(qū)動(dòng)裝置的選擇 按照能源的不同 ，可分為液動(dòng)，氣動(dòng)，電動(dòng)三大類。電驅(qū)動(dòng)器由于電能易于獲取，容易傳輸，沒有污垢，易于維修等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛采用。在機(jī)器人使用的電驅(qū)動(dòng)器中，步進(jìn)電機(jī)與數(shù)字電子計(jì)算機(jī)的結(jié)合上，表現(xiàn)出很好的發(fā)展前景。所以驅(qū)動(dòng)裝置選擇步進(jìn)電機(jī)。 4軟件組成　 　 硬件只是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的軀體；而軟件則是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的大腦和靈魂，是人的思維與系統(tǒng)硬件之間的橋梁。軟件的優(yōu)劣關(guān)系到計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)正常運(yùn)行、硬件功能的發(fā)揮以及控制性能的優(yōu)劣等。用以具體實(shí)施有關(guān)功能的算法是以軟件包的形式貯存在機(jī)器人的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中。為了控制機(jī)器人執(zhí)行任務(wù)，在操作員與機(jī)器人之間進(jìn)行信息交換是必須的，這樣做旨在使機(jī)器人按操作員的意圖進(jìn)行工作，完成任務(wù)。本設(shè)計(jì)采用VC語言. 四、對(duì)進(jìn)度的具體安排 1. 第1-3周 實(shí)習(xí)調(diào)研基本結(jié)束； 2. 第4周 撰寫并提交調(diào)研報(bào)告和開題報(bào)告； 3. 第5-6周 制定探測(cè)移動(dòng)機(jī)器人的設(shè)計(jì)原則； 4．第7周 確立機(jī)器人的移動(dòng)方式； 5. 第8-12周 設(shè)計(jì)機(jī)器人系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)； 6. 第13-14周 設(shè)計(jì)控制方案及監(jiān)測(cè)手段； 7．第15-16周 撰寫并提交畢業(yè)論文；審閱、評(píng)審并修改畢業(yè)論文； 8．第17周 完成畢業(yè)答辯 五、參考文獻(xiàn) 1、劉曉峰：海洋探測(cè)機(jī)器人操縱性及仿真研究 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2007.1 2、尚建忠 羅自榮 張新訪 范大鵬：基于構(gòu)型組合的空間探測(cè)機(jī)器人移動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)* 3、邵守君：基于虛擬樣機(jī)的石抽井故障探惻機(jī)器人研究 2007.3 4、賀鑫元 馬書根 李斌 王越超：可重構(gòu)星球探測(cè)機(jī)器人的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 機(jī)械工程報(bào)2005、12 5、柴匯：履帶式井下探測(cè)機(jī)器人底層控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì) 2007、5 6、劉方湖 陳建平 馬培蓀 曹志奎：行星探測(cè)機(jī)器人的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 2002、5 7、陳芳允：月球探測(cè)機(jī)器人移動(dòng)系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 井岡山學(xué)院學(xué)報(bào) 2006、8 8、吳芳美：機(jī)器人控制基礎(chǔ) 中國(guó)鐵道出版社 9、孫樹棟：工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ) 北京工業(yè)大學(xué)出版社 2006、12 10、為海底探測(cè)提供數(shù)據(jù)日本加強(qiáng)深海探測(cè) 督導(dǎo)老師： 年 月 日 領(lǐng)導(dǎo)小組審查意見： 年 月 日 審查人簽字： 年 月 日