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机器人仿生机器龟设课程设计

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2025-11-10 14:38

机器人仿生机器龟设课程设计-文库吧资料

2025-07-03 03:12本页面

【正文】转化之后的数字量送入单片机进行处理，来驱动机器龟转弯。当左侧的光强大于右侧的光强时，光敏电阻R3的阻值将变小，所分的电压也将变小，那么与它相连的固定电阻R6所分的电压将变大，这时电压比较器将会输出一个低电平信号。该电路的工作原理如下：两只光敏电阻通过下拉电阻连接到电压比较器的输入端，两只下拉电阻的阻值相等，因为两只光敏电阻的阻值不可能完全相等，所以在设计中又添加了一个滑动变阻器。光敏电阻的测量电路机器龟的寻光电路如图43所示。由于硫化镉光敏电阻的电阻值变化较大，因此，在设计中最好多买几个硫化镉光敏电阻，使购买的数量多于需要使用的数量，然后对这些硫化镉电阻进行测量，从中选择一对电阻值最接近的硫化镉光敏电阻。光敏电阻与其他半导体光电器件相比，有以下特点，光谱响应范围相当宽，工作电流大，所测得光电强度范围宽，既可测强光也可测弱光，灵敏度高，无选择极性之分。以硫化镉（CdS）为主要成分的光敏电阻是应用广泛的一种光敏，它是利用半导体的光电效应，即当光照射在硫化镉半导体表面上时，半导体内的载流子增加，使其电导率增加。光敏电阻的主要特点是：灵敏度高、体积小、重量轻、电性能稳定、可以交直流两用，而且制造工艺简单，价格便宜等。光敏电阻在使用时，可以加直流偏压，也可以加交流偏压，它的电流随电压呈线性变化。它所用的材料主要有：硒、硫化镉、硫化铝、硫化铋、硒化镉、硒化锌、砷化镓、硅等。复位电路图如图42所示。+5V稳压电源电路如图41所示。因此在本次设计中我选用LM7805集成稳压电路，它的输出电压为5V。给我的设计带来了很大的方便。电机驱动芯片的选择在自制机器人的时候，选择一个合适的驱动电路也是非常重要的。在本次设计中，机器龟的控制系统采用汇编语言编程，整个软件程序主要由主程序、初始化程序、躲避障碍物子程序、寻光子程序、充电子程序和转弯子程序，还有前进子程序等组成。单片机是整个系统的核心，它作为冯诺依曼体系结构中的运算器、存储器和控制器的集成，是系统中其它所有输入输出信息的控制和处理中心，本设计中采用的单片机是我们学过的C8051系列单片机。适合机器人的控制芯片有很多：单片机、DSP、甚至我们计算机上所用的CPU，都可以。综合上述并结合实际，在本次设计中避障传感器我选择方案四，红外传感器。传感器由红外线发射电路和接受电路组成。所以，使用红外线传感器就可以满足要求。方案四：红外传感器。这需要光敏传感器能及时反馈可靠的信息，而光敏传感器拥有很高的灵敏度，为了抗干扰还可以把光敏传感器预先进行特殊处理，使其只有在光源正射时才能测到信号，这样就使光敏传感器的返回信号更加可靠，单片机一旦接到的光敏传感器返回的信息，便能作出正确的判断。而且超声波传感器价格比较昂贵。采用超声波传感器，如果传感器接收到反射的超声波，则通知单片机前方有障碍物，反之则通知单片机可以向前行驶。并且使用时间较长后容易发生机械疲劳，无法继续正常工作。碰撞开关价格便宜，使用简单，使用范围广，对环境条件没有什么限制。因此选择合适的测障传感器是非常重要的常用的避障传感器有以下几种:方案一：接触式传感器—碰撞开关。光敏电阻便是利用这一原理，当有光照时,其电阻值很小减小，没有光照时电阻阻值很大，而且，光敏电阻灵敏度高、体积小、重量轻、电性能稳定、可以交直流两用，而且制造工艺简单，价格便宜等，所以在设计中，我选择了光敏电阻来完成小龟的寻光功能。光敏电阻是一种重要的光电转换器件，它是基于内光电效应的光电元件，在光照作用下能使物体的电导率发生变化的现象称为内光电效应。趋光功能传感器的选择由于乌龟喜欢晒太阳，它为了生存下去必须要保证不断电，为了保证当本身的电量要用完的时候它能够自动去寻找光源充电，所以在设计中要让小龟有寻光的功能，那么当小龟寻找到光源之后，还要准确的对准光源进行充电，所以在设计中还要让小龟有趋光的功能。好比人的眼睛、耳朵等感觉器官。传感器的选择传感器是能够感受被测量（如物理量、化学量、生物量），并能按照一定的规律转换成可用输出信号（通常为电信号）的器件或装置。如果要想实现电机的正反转，那么就用H桥电路，通过H桥电路就可以实现直流电机的正反转。但是直流电机控制起来简单，它只有两根线，一根是电源线，一根是接地线。定子是固定在机身的圆桶状部分，一般由永磁材料或能产生磁场的线圈制成。方案三：直流电动机。其中，高速转动的直流马达提供了原始动力，带动变速（减速）齿轮组，使之产生高扭力的输出，齿轮组的变速比愈大，伺服马达的输出扭力也愈大，也就是说越能承受更大的重量。方案二：伺服电动机。每来一个电脉冲，电机转动一个角度，带动机械移动一小段距离。方案一：步进电动机。电动机驱动又分为直流电动机、步进电动机和伺服电动机。总之，气压驱动多用于开关控制和顺序控制的机器人，且其体积较大和精确度不高等缺点也使其不适合作为仿生机器龟的驱动方式。另外，还有一个严重的问题是，压缩空气的排水问题如果处理不当会使钢类零件生锈，导致机器人失灵。气压驱动气压驱动的特点是，压缩空气粘度小，很容易达到高速；它不必添加动力设备；空气介质对环境无污染，使用安全，可直接应用于高温作业；气动元件工作压力低。但是，液压驱动方式也有不足之处，由于油液的粘度随着温度的变化而变化，影响工作性能，高温容易引起燃烧爆炸等危险；另外液体的泄露难于克服，要求液压元件有较高的精度和质量，故造价比很高。驱动方式的选择机器人驱动方式可分为液压式、气动式和电动式。较三轮车体来说，四个轮子可以更好地支撑龟体，行走稳定，当重心偏移时，左右晃动小。而使用三个轮的优点是所有的轮子都会着地，不会产生悬空现象，控制稳定。但是人们很容易的就认识到两轮车的速度、倾斜等物理量精度不高，而进行机器人化，所需简单、便宜、可靠性高的传感器也很难获得。车轮型移动机构按车轮数可分为两轮式、三轮式和四轮式。对机器龟来说，最基本的就是轮子。因为设计的仿真小龟主要是针对陆地而言的，而且对小龟的重量上还有一定的限制，所以，在设计仿真龟时，选择车轮式行走机构。一般而言，在崎岖的山路上，适合选择履带式行走机构；在沙漠中，适合选用足步式行走机构；在相对平坦的道路上，适合选择车轮式行走机构。机器人的行走机构首先要体现稳定性，其次是灵活性。发挥部分遇到障碍物时LED等报警。基本要求（1）要求设计一个具有仿生功能的机器人；（2）要求设计机器人的行走机构，控制系统、传感器类型的选择及排列布局。四个红外传感器，两个光敏电阻的测量电路分别与单片机连接，四个红外传感器用于检测障碍物，光敏电阻用于检测光强，单片机通过根据红外传感器，光敏电阻输入的信号来控制电机，进而控制驱动足。总之，我设计的机器龟的整体结构包括两个驱动轮，两个转动轮，四个