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1、本科毕业论文 (设计)开题报告论文题目：搬运机器人调研论文专业 ：机械工程及自动化学生姓名：姚斌指导 教师 ：朱立达2015 年 1 月 20 日2 一、选题依据1论文（设计）题目：搬运机器人调研2研究领域：搬运机器人调研及控制设计3论文（设计）工作的意义机器人开始迅猛的发展，是近几十年来快速发展起来的高新技术产品，其涉及自控技术、电力电子、传感器、机械、无线网络和人工智能等多学科的内容。机器人在我们的生活中越来越常见了而在发达国家，机器人的使用范围已经越来越广。随着科学技术的发展，机器人已经遍及工业、国防、宇宙空间、海洋开发等领域。所以，机器人已经成为人类生活和生产发展中不可或缺的一部分了随
2、着科技的发展。“计算机主导了过去的20 年，而未来的几十年属于机器人。”美国匹兹堡市卡内基麦农大学机器人研究所主任麦克欧卡纳德如是说。目前，我国的机器人发展正在以一种迅猛的趋势在追赶发达国。目前机器人上广泛使用舵机控制。所以舵机的控制对机器人的各种性能有着致关重要的作用。因此，对机器人舵机控制方法的研究就显得很有必要。本论文的主要任务是分析现有舵机特点和控制方法的基础上，使用计算机仿真的方法，对舵机控制系统进行仿真分析，研究机器人用舵机的控制方法，使用单片机做控制器，完成控制电路设计、制作，完成软件编程，构成舵机控制系统，实现对舵机的控制。在完成相关实验的基础上，寻找适合特定要求的控制方法，确
3、定控制参数，构成舵机控制系统。4、单片机在控制领域的发展近几年来，随着单片机技术的应用，促进了开发系统的发展，功能不断完善，质量不断提高，品种层出不穷。刚起步时的单片机开发系统( 装置) 不具有和 PC 机通讯的能力，也没有仿真 RAM 区的断电保护功能，用户调试的程序保存在录音带上，操作十分不便；单片机的很多资源被开发系统占用，用户无法实现真正的仿真，用户在开发系统上完成的软件进行修改地址或在硬件设计时进行必要的调整与限制才能使用，即不能实现“一次仿真”等等，这些都给用户开发带来了极大不便，功能不断完善和质量的不断提高是单片机开发系统近年来发展的一个重要特点。品种多是近年来发展的另一重要特点
4、。在品种方面，有PC 机插卡式的，如北京科力新技术发展总公司的EMD-51 单片机仿真器；有RS232C 通讯方式的，如北京中软计算研究所的ATD 系列开发系统，西南交大的JD-l 通用多功能单片机开发系统，北京市单片机应用技术协3 会的 BJ -98 仿真器，北京金钟电子有限公司的8089单片机开发板；有模块式的，如复旦大学、苏州三电有限公司的SICE 系列仿真器，14 所的 JDS-98 单片机仿真开发系统，北工大、启东计算机厂等的STD 系列模板；有单板式的，如启东、计算机厂的DVCC-51 、98 系列开发系统, 珠海万利电子厂有限公司的MICE -51 单板机仿真开发系统。除了开发
5、Intel 公司的 MCS-51、98 系列单片机开发系统外，还开发了日立公司IID 64180的 TP-180 单板机（广东韶关计算机厂) 、NEC 公司 uPD7 8系列的 uPD7810/11 单片机开发系统(广东工学院 ) 、Motorola公司的 MC68系列的开发系统 ( 复旦大学和启东计算机厂) ，除了单品种开发系统外，还有南京通讯兵工程学院的多微处理器仿真开发装置、湖北省机电研究院的通用微机开发系统和启东计算机厂的DVCC- MP 多处理器开发系统。既有经济型的开发系统，也有像北京三环计算技术研究所的MDS-55 系列高性能通用型微处理器开发系统。除了有8/16 位单片机开发系
6、统外，还有32 位的 80386 单板机 ( 北京航空航天人学 )等。除此之外 , 国内有些科研单位和企业引进了部分开发系统，例如香港安得利电子有限公司 MICE 微处理器仿真器和In t e l 公司的 ICE 5100在线仿真器。4 二、论文（设计）研究的内容1、所要解决主要问题：（1）建议机器人制作问题（2）外用电路的解决问题（3）AVR 单片机的组成、工作原理及其端口的应用5 三、论文（设计）工作安排1、析目前现有舵机的控制方法，采用单片机作为机器人的控制器控制舵机的输出角度，以满足机器人运动性能的要求。采用单片机产生PWM 信号对舵机进行控制，由于单片机系统是一个数字系统，其控制信号
7、的变化完全依靠硬件计数，所以受外界干扰较小，整个系统工作可靠。基于单片机的舵机控制方法具有简单、精度高、成本低、体积小的特点，并可根据不同的舵机数量加以灵活应用。2、析建立舵机运动的数学模型并根据自动控制原理确定及测量舵机的控制参数。3、PID 控制法实现对舵机的控制以满足控制要求。4、于 MATLAB 仿真软件适用于复杂的动态系统，并可以在仿真过程中对仿真参数进行更精确的描述。 通过 MATLAB 仿真观察所选参数的合理性， 最后根据所选参数，建立舵机的控制系统。5、论文（设计）进度计划第 1-2 周：查阅相关文献，收集资料，了解设计内容第 3-4 周：撰写开题报告第 5-6 周：完成系统总
8、体方案设计第 7-10 周：选好相应的舵机和单片机硬件，做好简易的控制实体。第 11-13 周：编写控制程序并调试完成；第 14 周：撰写论文，完成外文文献翻译；第 15 周：完善毕业设计各项内容，准备答辩6 四、需要阅读的参考文献1 吴斌华，黄卫华，程磊编 .基于嵌入式系统的拟人机器人控制器设计M. 北京：学 术电子期刊， 1989 2 梁峰， 王志良 .多舵机控制在类人机器人上的应用M 长沙： 学术电子期刊，2000 3 冯文旭 等著.单片机原理及应用 M. 北京： 械工业出版社 ，1996 4 李朝青编著. 单片机原理与接口技术 M. 北京： 北京航空航天大学出版社,2010 5 吴华波
9、，钱春来 . 基于 AT89C2051 多路舵机控制器设计 M. 浙江：嘉兴学院 ,1999 6 王耀南著 .机器人智能控制工程 M. 北京：科学出版社 ,2004 7 周兴华. AVR 单片机 C 语言高级程序设计 M . 北京:中国电力出版社 , 2008. 3. 9 王敏，金波斯科，黄心汉 .基于传感器和模糊规则的机器人在动态障碍环境中的 智能运动控制 J.控制理论与应用， 2000(6)：819-825. 10 杨进.应用 AVR 开发智能移动机器人的控制系统J.MICROCOMPUTER APPLICATIONS,2010,26(6):15-17 11 Antonio L pez P
10、el ez， Dimitris uRobots，genes and bytes technology development and social changes towards the year 2020J Technological Forecasting & Social Change ，2008（75）：11761201 12 LiR， WallanceA， spefR， etal Two-axis model development of cage-rotor brushless doubly-fed machinesJIEEE Trans on Energy Conversion
11、，1991，6（3）：453-460 13Microcontroller based dual multi-channel data acquisition system design, Papers “Journal of Scientific Instrument“，Lin ZhuliangWu LinYang Jinhua 。 14 Using federations for flexible SCM systems ，Jacky Estublier, Anh-Tuyet Le, Jorge Villalobos ，May 2003 15 Defining and supporting
12、concurrent engineering policies in SCM ，Jacky Estublier, Sergio Garca, Germ n Vega ，May 2003 16Exploring power reduction options for a single-chip multiprocessor through system-level modeling ，Patrick Anthony La Fratta, James M. Baker, Jr. April 2006 Journal of Embedded Computing, Volume 2 Issue 2 1
13、7 Application of AMESim and Matlab simulation on hydraulic servo control system of spinning lathe ，Feiku Zhang, Hui Li, Xudong Yang ，July 2013 SCSC 13: Proceedings of the 2013 Summer Computer Simulation Conference 。 18 Filip M. SZYMASKI,Marcin GRABOWSKI,Krzysztof J. FILIPIAK, et al.Admission St-segm
14、ent Elevation in Lead Avr as the Factor Improving Complex Risk Stratification in Acute Coronary SyndromesJ.American Journal of Emergency Medicine,2008,26(4):408-412. 7 文献综述机器人是一种可编程和多功能的操作机；或是为了执行不同的任务而具有可用电脑改变和可编程动作的专门系统。从它的定义上我们可以看出，它既可以运行预先编排的程序，还可以根据以人工智能技术制定的原则行动。机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它的任务
15、是协助或取代人类的一些危险或是重复繁琐的工作。驱动装置是驱使执行机构运动的机构，按照控制系统发出的指令信号，借助于动力元件使机器人进行动作。它输入的是电信号，输出的是线、角位移量。机器人使用的驱动装置主要是电力驱动装置，如步进电机、伺服电机等。市面上常见的机器人主要使用伺服电动机对机械臂进行控制，所以伺服电动机对于机器人的研发起到重要的作用，因此对于伺服电动机的研究就显得非常的重要。这正是该论文的重要性。随着机器人技术的发展，机器人的驱动装置中诞生了一个新的词汇，那就是舵机，在各式各样的机器人中，舵机逐渐变成了最关键、使用最多的部件。能将信号转换成转轴的角位移或角速度，这就是舵机的功用。而随着
16、社会科技的发展，舵机控制的发展成为了越来越重要的主题。依据控制方式的特点，舵机应该称为微型伺服马达。早期在模型上使用最多，主要用于控制模型的舵面，所以俗称舵机。用作自动控制装置中执行元件的微特电机，又称执行电动机。其功能是将电信号转换成转轴的角位移或角速度。舵机外壳、电路板、无核心马达、齿轮与位置检测器所构成。 舵机是一种位置伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。其工作原理是：控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片，获得直流偏置电压。它内部有一个基准电路，产生周期为20ms ，宽度为 1.5ms 的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出。最后，电压差的正负输出到电机驱动芯片决定电机的正反转。当电机转速一定时，通过级联减速齿轮带动电位器旋转，使得电压差为0，电机停止转动。目前现有的控制方法有： PID 控制、自适应控制、滑膜变结
