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1、科大科大RoboShow邀请赛邀请赛合肥学院合肥学院“毛毛虫毛毛虫”队技术报队技术报参赛学校：合肥学院参 赛 队：合肥学院“毛毛虫”队作品名称：思源指导老师：王敬生、储忠队 长 ：张西元队 员 ：窦宝成、陈明昊、周东华、陈兴中比赛时间：5 分 20 秒2思 源.3 1 创意.3 1.1 创意背景.3 1.2 构思过程.4 2 机械部分.4 2.1 头部结构设计.4 2.2 机器人手臂结构设计.5 2.3腰部结构设计.6 2.4机器人底盘.7 3 硬件电路设计.8 3.1 控制模块.8 3.2 传感器的设计与安装.9 3.3 直流电机驱动模块.10 3.4 电源模块.11 4 软件设计.12 4
2、.1 程序框图.12 4.2 程序流程图.13 4.3 程序思想.14 4.3.2 上身思想.14 5 总结.15 6 致谢.153思思 源源校 名：合肥学院系 别：电子信息与电气工程系指导教师：王敬生队员姓名：张西元（电路） ，窦宝成（机械） ，陈兴中（程序） ，陈明昊（程序） ，周东华（剧本）1 创意创意1.1 创意背景创意背景我们的创意来自于目前全世界都面临的一个生存危机问题水资源的匮乏。椐统计：人类拥有的水资源：自然界中的水（覆盖地球表面约71%）海洋水约占96.5%淡水资源约占全球总水量的2.53%，其中可利用的淡水资源只有30.4%，占总水量不到1%，所以世界上有许多国家和地区存在
3、着缺水危机。我国的水资源状况：我国的水资源并不富裕，居世界第六位。人均水量约为世界人均水量的四分之一，许多地区已经出现水资源短缺影响人民生活，制约经济发展的局面，此外许多地区和企业浪费水资源，使水资源受到的污染也很严重，应与于重视。基于以上现况，我们设计如下场景：一天,（机器人）小女孩“毛毛”在放学回家的路上，看见一株因缺水而枯萎的小花，善良的毛毛不想让这株可怜的小花这样的死去，于是为了救这一株小花而到处去找水，但是她所看到的却是干涸的河床、枯黄的野草，最终没有找到一滴水，于是她无奈地回到了小花的4跟前，眼看着奄奄一息的花儿，自己却无能为力，就伤心地哭了，泪水落到了花的身上。突然，奇迹出现了，
4、小花因小女孩的泪水而神奇的复活了，小女孩见到此情此景时，转悲为喜，以一段欢快的舞蹈表达小女孩此时此刻的愉快心情。最后用一段发人深思的告白结束全场的表演。1.2 构思过程构思过程经过多次征求意见，组内讨论，我们设计的故事情节如下：（舞台布景：阳光，小路，干涸的河床，干枯的野草野花等等）傍晚，阳光依然没有半点退却的意思。当下课铃响时，毛毛如往常一样高高兴兴地回家。就在回家的路上，偶然在路边看见一株已经凋零的小花。善良的毛毛不忍心让它就这样无声无息的死去。与是毛毛转身去找水来就活小花，但是找来找去都没有找到一滴水，连小河都枯竭了。无奈之下，小女孩只好再次回到小花身边，面对即将死去的小花，小女孩流下了
5、伤心的泪水。突然，小花竟然缓缓地复活了。噢，原来是泪水！是泪水滴在了花的身上！小女孩见到花儿的复活，转悲为喜，欢快地围绕着花儿舞蹈。跳舞的过程中的旁白：跳舞的过程中的旁白：（朋友，你知道是谁把生命给了我们？是谁把绿色给了山川？是谁把丰收给了田野？是水！是水！水是生命之源！当宇宙中那颗冰球与地球相撞后，地球便有了水。因为有了水人类才开始生生息息地繁衍，因为有了水大地才披上了绿装，万物才有了生机勃勃的容颜。 ）最后以一句发人深省的话“为了我们共同的家园，请珍惜每一滴水”结束了全场的表演。2 机械部分机械部分2.1 头部结构设计头部结构设计机器人头部可以实现两个自由度的运动，使用两台小型减速直流电机
6、，其安装方式如图 2.1.1 所示：5图 1 头部电机示意图头部电机 1 可以实现昂头、低头两种动作，电机 1 正转由连轴器带动电机 2正向转动，如图 2.1.1 所示。电机 2 反转实现头部动作如图 2.1.2 所示。电机 2的正反转带动头部可以实现摇头的动作。图 2 头部电机详解图假设毛毛面部在 xoz 平面内，旋转电机 2，其面部转到 yoz 面内，由头部两个自由度的组合，可以实现头部各种动作。2.2 机器人手臂结构设计机器人手臂结构设计机器人肩部使用角铁连接，角铁机械强度高，不易变形，在机器人动作时可以有效保持本体形态，不发生抖动现象；手臂使用铝合金材料连接，铝合金质轻、强度高，安装在
7、手臂上可以有效减轻手臂电机的负荷、保证其稳定性。整个手臂共使用 6 个电机，其中左右手各使用 3 个电机，左右手安装形式完全相同，下面介绍手部电机安装结构。安装形式如图 2.2.1。6图 3 手部电机示意图电机 1、2、3 组合，可以使机器人手臂实现三个自由度的运动，能很好地模拟人手大小臂的各种动作。电机 1 实现张合臂动作，电机 2 实现大臂动作，电机 3 实现小臂动作。由此组合成手臂的第二个关节，在整个空间内自由运动。由这 4 个电机的组合运动，控制手臂在空间内自由运动，实现手臂的自由弯曲。在我们的表演中，可实现毛毛的各种舞蹈动作及其它细微动作。图 4 手部电机立体图2.3腰部结构设计腰部
8、结构设计腰部由电机 5 驱动，一改传统的拉线式结构，我们通过连杆与转动轴相连实现弯腰动作。腰部机械结构设计精巧，巧妙的利用了杠杆的原理，电机负荷大大7减轻，控制精确，工作稳定。平面设计图如下：图 5 腰部电机示意图2.4机器人底盘机器人底盘底盘安装了三个轮，其中由两个驱动轮和一个万向轮组成，安装结构如图 2.4.1 所示。图 6 底盘俯视图万向轮安装在最前端，可实现 0360 度自由转向，后轮由两个大功率减速直流电机带动机器人前后运动。83 硬件电路设计硬件电路设计系统的硬件电路主要由以下几个模块组成：+5V 电源稳压电路及+9V 电压稳压电路、红外传感器调理电路、直流电机驱动电路、单片机最小系统板电路。以下分别介绍：3.1 控制模块控制模块单片机最小系统板的设计图 7 AT89S52 单片机最小系统原理图该模块的附加功能如下：单片机的 P3.3 口接一按钮开关，即可用于人机9交互的 I/O 口输入按键，又可作为外部中断 1 的人为输入端；P3.4 口接一个发光二极
