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家庭宠物喂养机器人探究.doc

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2024-11-03 10:49

目录摘要I AbstractII 目录III 第1章绪论1 1.1 课题背景1 1.2 家庭宠物喂养机器人的发展概况1 1.2.1 国内研究发展概况1 1.2.2 国外研究发展概况1 1.3 本设计方案的确立2 1.3.1 机械部分的设计方案2 1.3.2 控制部分的设计方案2 第2章机械结构部分设计3 2.1 行进机构部分设计3 2.1.1 驱动方式设计3 2.1.2 履带机构设计3 2.1.3 机架结构设计4 履带轮支撑结构4 机身支架结构5 2.2料斗结构设计5 2.3头部结构设计7 2.4手部结构设计7 第3章电路部分设计9 3. 1 电源部分电路设计9 3. 2 51单片机主控系统部分电路设计9 3. 3 舵机控制部分电路设计10 3. 4 双音频检测电路部分设计11 3. 5 密码掉电保护电路部分电路设计12 3. 6 电机驱动部分电路设计13 3. 7 比较器部分电路设计13 第4章程序部分设计15 4. 1 自动铃音检测及摘机部分程序设计15 4. 2 按键检测部分程序设计15 4. 3 按键控制程序设计16 4. 4 密码读取、写入及验证部分程序设计16 4. 5 电机控制程序设计16 4. 6 舵机控制程序设计17 结论19 参考文献20 致谢21 附录122 附录226 附录339 附录440第1章绪论 1.1 课题背景当今社会的飞速发展，科技的极大进步，人们的生活方式已经有了很大的不同。从前是一有空就会呆在家里与家人共天伦，和左邻右舍一齐吃下饭，聊下家常。但是现在时代变了，人们的生活方式变得忙碌而又紧张，人们待在家的时间越来越少，特别是工薪一族，他们经常是过着早出晚归的生活。而当中有很大的一部分人，为了缓解生活的压力，在自己的家中饲养了宠物。而养宠物当中，有很大一部分人养的就是小猫和小狗。因此问题就出现了，有很多的家庭因为早出晚归的问题，宠物放于家中就无法管理。例如早上如果起床匆忙，又或者中午无人在家的时候，宠物就无人管理，无人喂食，这使得宠物可能会饿倒。对于爱宠一族来说是很不忍心看到的。如果早上就准备好了宠物的食物，宠物又可能会因此早上和吃得不平均而出现饱一顿，饿一顿的状况。如果专门请人进行宠物的照看，费用也是一笔比较大的开支。更重要的是当无人在家的时候，家中的人无法了解宠物的状况。会令到一些深爱自己宠物的主人感到相当地担心。所以，结合了当今视频电话通信技术的便捷性、安全性与稳定性，以及电子技术的发展能力，就萌生了设计制作一个家庭宠物喂养机器人的想法，以解决爱宠人士的这一大难题。 1.2 家庭宠物喂养机器人的发展概况 1.2.1 国内研究发展概况国内关于家庭宠物喂养机器人的研究已经有了初步的发展。在2007年深圳先进技术研究院[1]。 1.2.2 国外研究发展概况在国外，关于家庭宠物机器人的研究在很早也已经有了。例如在美国，微软公司的一名叫做Jordan Correa的员工制作了一台名为“DarwinBot”的宠物监护机器人，这台机器人利用了Robotics Developer Studio和Kinect的技术，使得Jordan Correa能够在其工作的地方远程控制机器人，完成对其宠物狗的监视、喂养、交流以及玩耍的目的[2]。同时国外也有使用手机短信及互联网进行远程控制的投喂器，人们只需要通过手机按动手机上的一个按钮就能完成远程投喂动作。 1.3 本设计方案的确立 1.3.1 机械部分的设计方案机械结构的设计包括有几部分，分别是行进机构的设计，投喂机构的设计，头部机构的设计，手部机构的设计等。因为是用于家庭的环境中，所以要求机器人要具有一定的稳定性，同时为了能够翻越家中的门槛，阶梯，以及行走于柔软的地毯环境中，经对比可以知道，普通轮式机构的转向欠佳，难以跨域稍微高一点的障碍物。而仿生物结构的足部在有宠物的环境下会显得不可靠，可能会使宠物发生意外。而履带结构能够很好地适应各种的地形环境，同时其平稳性也比较高，所以初定起行进的方式为履带驱动式。投喂机构的设计，因为设定的宠物类型为小型犬或猫，其主要的粮食为颗粒状的狗粮或猫粮，体积，外形尺寸较小。所以设计的结构为料筒装料，利用底部的送料口开关组合自然落料的方式进行投喂。头部机构主要是用于夹持用于监视的手机，通过摄像头进行监控宠物的状态。其要求能够在两个自由度方向上进行转动，达到水平的旋转与上下摆动的目的。所以初步设想利用舵机进行控制，实现目的。手部机构也是利用舵机来实现，达到在两个自由度上的动作,以及夹持的目的。 1.3.2 控制部分的设计方案控制部分，根据项目要求，主要分为四个部分，单片机最小系统控