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1、第十三届机电产品设计大赛说明书题 目 基于Wi-Fi的蛇形机器人 学 院 工学院 学 生 指导教师 二一六年 四 月 五 日济南大学泉城学院目录1 设计灵感23 作品模块的介绍44 工作原理55 设计作品的功能创新点66实物作品完善与改进77电气原理图88设计作品实物图99设计作品程序展示10I1 设计灵感目前的机器人领域发展的越来越快，但是现在的机器人多为轮式、履带式等，对复杂地形的通过能力和的适应能力不强而且要求有足够大的工作空间，而蛇形仿生机器人由于其运动机理特殊，通过能力和对复杂地形的适应能力较强，并且可以在狭窄的空间内作业，对比现在其他类型的机器人应用范围将更加广泛，经过我们小组的努
2、力我们想到了这种有很强工作能力的蛇形机器人 2作品功能控制流程上位机可见环境显示温度变化显示湿度变化显示有毒气体浓度显示Wi-Fi模块K60控制芯片热敏传感器温度检测摄像头可见环境检测HR202湿度检测MQ-5气体检测3 作品模块的介绍 尾部机械手 摄像头 MQ-5 HR202和热敏传感器 上位机4 工作原理蛇形机器人是由Wi-Fi模块通信以K60单片机作为下位机控制，运动机构上，我们是由10个MG996R舵机实现十个自由度的运动，可实现蠕动与游动两种方式的运动，可适用于复杂的地形，蛇形机器人上附有摄像头、可燃气体传感器、温度传感器、湿度传感器等模块。进入危险地区可时时将数据反馈到上位机操作者
3、可时时观察这个环境，摄像头与其中一舵机固定，通过上位机控制可实现多个角度的观测，可燃气体传感器(MQ-5)、温度传感器、湿度传感器(HR202)可将采集到的模拟量以串口发送时时反馈到上位机，在上位机上可时时观察到周围气体、温度、湿度的变化，蛇形机器人尾部制有机械手与一舵机连接，可通过上位机控制机械手，实现携带工具进入狭小空间作业。其具有反馈、感知和自主能力性，可代替人类在很多危险而且复杂的环境下工作。蛇形机器人的工作原理是通过改变各个关节之间的相对运动来使蛇体达到相应的运动实现蛇体的协调动作。蛇类的各种无肢运动形式表现出了相当的地形适应性，又基于仿生学理论在非结构环境以及极限环境下的应用已成为
4、智能机器人技术研究和发展的之重，因此通过蛇不同时刻的不同运动状态来计算各个关节之间的相对角度以使其连续蜿蜒运动。可代替人类在很多危险而且复杂的环境下工作。5 设计作品的功能创新点创新点1：远程操控，利用Wi-Fi模块进行无线数据的传输，包括蛇体的控制、图像的传输，以及机械手的控制。完全符合现代化的物联网的发展趋势，更加以贴近现代化，网络化，全自动化。创新点2： 目前的机器人多为轮式、履带式等，对复杂地形的通过能力和的适应能力不强，而蛇形仿生机器人由于其运动机理特殊，通过能力和对复杂地形的适应能力较强，有游动和蠕动两种运动方式，实现了管道攀爬等功能，使其可以进入狭小空间中进行作业。 创新点3：蛇
5、形机器人尾部携有机械手可执行特殊环境下的探测和夹持任务，比如化工厂放射性物质以及有毒物的搬运等一些危险性的操作。利用蛇形机器人有很大的市场推广前景，更加有利于人们对未知环境的探测。 创新点4： 蛇形机器人上附有摄像头、可燃气体传感器、温度传感器、湿度传感器等模块。进入危险地区可时时将数据反馈到上位机操作者可时时观察这个环境， 当蛇形机器人在执行特殊任务时，采集到的实时数据可以快速便捷的传回到上位机来分析研究，节省人力物力。 6实物作品完善与改进不足1： 项目设计的精确度还有待于提高，对于一些小型的物品和超级大的物品还有一定的难度去实现抓取。改进1：进一步的调节好程序发送和接收模块的精度，以及接
6、受的PID算法，实现更加的灵活性，更加的实用性。不足2：供电时间问题还有待于解决改进2：改用容量更大且体积较小的电池来供电，确保工作时间不足3：外观不够美观太过于粗超，不够符合现代化的美观趋势改进3：对项目进行技术上的完善以后对于机械蛇的外观进行更加深入的外观设计，达到既方便使用又具有现代化的美观性能。7电气原理图8设计作品实物图9设计作品程序展示部分程序6. #define uint unsigned int7. #define uchar unsigned char8. uchar jieshou5,jiance5;9. uchar ch;10. uint URTAReceivedCoun
7、t=0,n=1;11. void shuchuan(uchar type,uchar cmd,uchar dat);12. void main()13. void jieshoushu(); 14. FTM_PWM_init(FTM0, CH0, 100, 2800); /C1舵机115. FTM_PWM_init(FTM0, CH1, 100, 2800); /C2舵机316. FTM_PWM_init(FTM0, CH2, 100, 2700); /C3舵机217. FTM_PWM_init(FTM0, CH3, 100, 2900); /C4舵机418. FTM_PWM_init(FTM
8、0, CH4, 100, 2800); /D4舵机819. FTM_PWM_init(FTM0, CH5, 100, 3800); /D5舵机720. FTM_PWM_init(FTM0, CH6, 100, 1800); /D6舵机手21. FTM_PWM_init(FTM0, CH7, 100, 3000); /D7摄像头22. FTM_PWM_init(FTM1, CH0, 100, 3000); /A823. FTM_PWM_init(FTM1, CH1, 100, 1800); /A924. FTM_PWM_init(FTM2, CH0, 100, 2700); /A1025. FT
9、M_PWM_init(FTM2, CH1, 100, 3000); /A11舵机526. gpio_init(PORTA,12,1,1);27. gpio_init(PORTA,13,1,1);28. gpio_init(PORTE,7,1,1);29. uart_init(UART3, 9600); 30. int a=2820,b=3000,c=1800,d=2820,e=2700; 31. u16 ADjiguo1,ADjiguo2,ADjiguo3; /保存ADC结果 32. / uart_init(UART3, 9600); /初始化串口，用来发送转换数据33. adc_init(A
10、DC1, SE4a); /初始化ADC1_SE4a ,从adc.h里的表格就可以看到ADC1_SE4a对应为PTE034. adc_init(ADC1, SE5a);35. adc_init(ADC1, SE6a); 36. KEY_init(KEY_SUB);37. KEY_init(KEY_ADD);38. while(1)39. 40. 41. /循环结束42. 43.44.45.46. /数据回传47. void shuchuan(uchar type,uchar cmd,uchar dat)48. 49. uchar shujv5;/构建数据包50. uchar *p;51. uin
11、t biaotong=0;52. p = shujv;53. shujv0=0XFF;54. shujv1=type;55. shujv2=cmd;56. shujv3=dat;57. shujv4=0XFF; 58. 59. while(1)60. 61. if(*p=0XFF)62. 63. biaotong+; /0XFF标志统计位64. 65. uart_putchar (UART3, *p); 66. 67. p+;68. 69. if(biaotong = 2) /当统计到两次出现0XFF，则认为一个数据包发送完毕，跳出循环70. 71. 72. break;73. 74. 75.
12、 76. 77.78. void jieshoushu()/数据接收79. 80. ch = uart_getchar(UART3);81. if(ch=0XFF & URTAReceivedCount3)82. 83. jieshou0=0XFF; /包头84. URTAReceivedCount+;85. else86. 87. jieshoun=ch;88. n+;89. if(URTAReceivedCount=0&n=2) 90. n=1;91. 92. if(URTAReceivedCount=2)/包尾93. 94. jieshou0=0XFF;95. jieshou4=0XFF;96. n=1;97. URTAReceivedCount=0; /组包完毕98. ch=0x00;99. 100. 101. jiance0=jieshou0;102. jiance1=jieshou1;103. jiance2=jieshou2;104. jiance3=jieshou3;105. jiance4=jieshou4;106.
