毕业论文设计机器人仿生机器龟设设计

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1、课 程 设 计设计题目： 仿生机器龟设计 课程设计任务书课程设计题目： 仿生机器龟设计 仿生机器龟设计1 设计主要内容及要求1.1设计目的：1了解机器人技术的根本知识以及有关电工电子学、单片机、机械设计、传感器等相关技术。 2初步掌握机器人的运动学原理、基于智能机器人的控制理论，并应用于所设计的机器人中。 3通过学习，具体掌握机器人的控制技术，并使机器人能独立执行一定的任务。1.2根本要求：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。 3要求机器人具有趋光功能龟喜欢晒太阳，避障功能不能撞到障碍物上，知道饥饿电池电量检测功能。1.3发挥

2、局部：自由发挥2 设计过程及论文的根本要求：2.1 设计过程的根本要求1根本局部必须完成，发挥局部可任选；2符合设计要求的报告一份，其中包括总体设计框图、电路原理图各一份；3设计过程的资料、草稿要求保存并随设计报告一起上交；报告的电子档需全班统一存盘上交。2.2 课程设计论文的根本要求1参照毕业设计论文标准打印，包括附录中的图纸。工程齐全、不许涂改，不少于3000字。图纸为A4，所有插图不允许复印。2装订顺序：封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要、关键词、目录、正文设计题目、设计任务、设计思路、设计框图、各局部电路及相应的详细的功能分析和重要的参数计算、工作过程分析、元器件清单、主要器件介绍

3、、小结、参考文献、附录总体设计框图与电路原理图。3 时间进度安排顺序阶段日期计 划 完 成 内 容备注12021.7.19讲解主要设计内容，学生根据任务书做出原始框图打分22021.7.20检查框图及初步原理图完成情况，讲解及纠正错误打分32021.7.21检查逻辑图并指出错误及纠正；讲解原理图绘制及报告书写打分42021.7.22继续修正逻辑图，指导原理图绘制方法，布置辩论打分52021.7.23辩论、写报告打分2021-7-19沈 阳 工 程 学 院 机器人技术及其应用 课程设计成绩评定表 指 导 教 师 评 审 意 见评价内容具 体 要 求权重评 分加权分调研论证能独立查阅文献,收集资料

4、；能制定课程设计方案和日程安排。5432工作能力态度工作态度认真，遵守纪律，出勤情况是否良好，能够独立完成设计工作， 5432工作量按期圆满完成规定的设计任务，工作量饱满，难度适宜。5432说明书的质量说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表完备，书写工整标准。5432指导教师评审成绩加权分合计乘以12 分加权分合计指 导 教 师 签 名： 年 月 日评 阅 教 师 评 审 意 见评价内容具 体 要 求权重评 分加权分查阅文献查阅文献有一定广泛性；有综合归纳资料的能力5432工作量工作量饱满，难度适中。5432说明书的质量说明书立论正确，论述充分

5、，结论严谨合理，文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表完备，书写工整标准。5432评阅教师评审成绩加权分合计乘以8分加权分合计评 阅 教 师 签 名： 年 月 日课 程 设 计 总 评 成 绩分中文摘要随着人类认知领域的不断扩展和研究层次的不断深入，人类的作业环境也开始向着更为复杂的空间开展，例如核辐射场所、深海、太空、有毒环境或高温高压等。这些环境的作业条件远远超出了人类所能够承受的极限，因此人们就开始寻找可以代替人来完成作业的物体，最终人们创造了机器人这种拟人化的机器。 机器人是一种智能型的机器，它能够代替人类的局部工作，从处理个别问题的速度和可靠性来看，它在一定程度上已经超过了

6、人。在国际上关于机器人的定义有好几种，但是这几种不同的定义都有共同的属性是：象人或人的一局部，并模仿人的动作；具有智能或感觉与识别能力；是人制造的机器或机械电子装置。在研究机器人和制造机器人的领域必须要知道机器人学的三定律：第一，机器人不得伤害人或由于故障而使人遭受不幸；也不得见人受到伤害而袖手旁观 。第二，机器人应执行人们所下达的指令，除非这些指令与第一定律相矛盾；第三，机器人应能保护自己的生存，只要这种防护行为不与第一或第二定律相矛盾。所以无论在任何时候，我们都要遵守这三定律。本次课程设计的题目是仿生机器龟，仿生是模仿生物系统的功能和行为，来建造技术系统的一种科学方法。它打破了生物和机器的

7、界限，将各种不同的系统沟通起来。本次设计通过四个局部来实现机器龟的根本功能。分别是主控制器、驱动局部、传感器局部、机器人的控制局部的设计。其中，在主控制器局部我是通过C8051单片机对机器龟的行动进行控制的。驱动局部，我选择的是直流电动机，由于直流电机控制方便，只用一个简单的H桥电路就能实现电动机的正反转。传感器局部，避障传感器我选择的是红外传感器，趋光传感器我选择的是光敏电阻，机器龟的觅食其实就是当它本身要没有电的时候自动去寻找阳光充电。机器龟的新走机构我选择的是四轮式行走机构。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，四个红外传感器，两个光敏电阻，单片机。红外传感器分别位于

8、壳体的前、后、左、右，两个光敏电阻分别位于壳体前部的左右两侧。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。关键词 传感器，电动机，机器人，仿生龟目 录中文摘要IV1设计任务描述11.1 设计题目：仿生机器龟的设计1 设计要求11.2.1 设计目的1 根本要求11.3.1 发挥局部12 设计思路22.1 行走机构的设计22.2 执行器局部的选择22.3 驱动方式的选择22.3.1 液压驱动22.3.2 气压驱动32.3.3 电动机驱动32.4 传感器的选择42.

9、4.1 趋光功能传感器的选择42.4.2 避障功能传感器的选择42.5 主控制器的选择52.6 软件功能的实现52.7 电机驱动芯片的选择53 设计方框图74 硬件设计84.1 单片机模块84.1.1 电源电路84.1.2 复位电路84.2 趋光功能的设计94.2.1 光敏电阻传感器94.2.2 光敏电阻的数量和布局94.2.3 光敏电阻的测量电路94.3 避障功能的设计104.3.1 红外传感器104.3.2 红外传感器的测量电路114.4 觅食功能的设计114.5 电机驱动局部的设计124.5.1 L298简介124.5.2 H桥原理简述124.5.3 驱动电路的设计135 系统软件145

10、.1 软件流程图146 工作过程分析157 元器件清单168 主要元器件介绍17 光敏电阻CdS的介绍178.2 红外传感器的介绍178.3 LM7805的介绍178.4 C8051单片机178.5 LM298的简介18小结19致谢20参考文献21附录221设计任务描述1.1 设计题目：仿生机器龟的设计 设计要求 设计目的1了解机器人技术的根本知识以及有关电工电子学、单片机、机械设计、传感器等相关技术。 2初步掌握机器人的运动学原理、基于智能机器人的控制理论，并应用于所设计的机器人中。 3通过学习，具体掌握机器人的控制技术，并使机器人能独立执行一定的任务。1.3 根本要求1要求设计一个具有仿生

11、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。 3要求机器人具有趋光功能龟喜欢晒太阳，避障功能不能撞到障碍物上，知道饥饿电池电量检测功能。1.3.1 发挥局部遇到障碍物时LED等报警。2 设计思路2.1 行走机构的设计行走机构是行走机器人的重要执行部件，也称为机器人的下肢，是机器人的关键局部，主要用来承受体重和完成位移，它决定着机器人能否迅速灵活地移动，能否准确地按照作者的意愿到达指定地点。机器人的行走机构首先要表达稳定性，其次是灵活性。行走机器人的行走机构主要有车轮式行走机构、履带式行走机构和足式行走机构。一般而言，在崎岖的山路上，适合选择履带式行走机构；

12、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。由于轮式行走机构由滚动摩擦代替滑动摩擦，主要的特点式效率高，适合在平坦的路上移动，定位准确，而且重量较轻，制作简单。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。2.2 执行器局部的选择驱动机器人做出各种行为，包括发出各种信号点亮发光二极管、发出声音的局部，并且可以根据控制器局部的信号调整自己的状态。对机器龟来说，最根本的就是轮子。这局部就好比乌龟的四肢一样。车轮型移动机构按车轮数可分为两轮式、三轮式和四轮式。人们把非常简单、廉价的自行车或两轮摩托

13、车用在机器人上的试验很早就进行了。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、廉价、可靠性高的传感器也很难获得。此外，两轮车制动时以及低速行走时也极不稳定。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。但当机器人重心偏移时，如转弯、相撞等，由于只有三个轮子支撑车体，稳定性不好。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。所以在设计中我选择机器龟为四轮式。2.3 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。.1 液压驱动液压驱动的特点是，液压容易到达较高的压力，体积较小，可以获得较大的推力或转矩；液压系统介质的可压缩性小，工作平稳可靠，并可得到较高的位置精度；在液压传动中，力、速度和方向比拟容易实现自动控制；液压系统由于采用油液作介质，具有防锈性和自润滑性，可以提高机械效率，使用寿命长。但是，液压驱动方式也有缺乏之处，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。总之这种驱动方式的输出力和功率很大，经常用于比拟大型机器人关节的驱动，而且这种驱动方