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1、摘要本设计采用模块化设计，以便根据要求选择和定制配置，并在需要的时候方便更换和添 加其他模块，而且给出了两种移动方式的设计方案，即履带式移动方式和轮式的设计，两者 都有各自的特点，但主要以研究设计履带式为主，它具有良好的机动性，在越障、跨沟、攀 爬方面具有明显优势。该机器人的最大优点是具有良好的越障性能、环境适应性能、防摔抗 冲击性能并具备全地形通过能力。而轮式探测机器人则机动性能比较好。除了设计探测机器 人的总体结构外，还给出了移动控制方案。机器人最重要的机构是运动底盘的设计，即使软件设计的再好，移动方式没有设计好， 那么机器人也不会很好的执行任务。轮式，腿式，履带式的移动方式在设计过程中已
2、经给出， 可以根据自己设计的要求进行选择如果地形比较平缓，或是有沟壑的地形，可以选择履带的 移动方式；如果是平缓没有沟壑的地形，就选用轮式的移动方式；如果地形成阶梯状，而且 地形比较复杂，最好选用腿式的方法。本设计可以采用两种控制系统，即通过上位机直接通过总线对机器人进行控制或是通过 无线电台对机器人进行控制。关键词： 探测机器人； 模块化设计； 履带移动方式； 机器人的控制系统；AbstractThe design is modular in design so that in accordance with requirements of options and custom config
3、uration, and when needed to facilitate the replacement and add other modules, and is given two mobile forms of design options, that is, tracked and wheeled mobile way of design , Both have their own characteristics, but mainly to crawler-based research and design, it has good mobility in the barrier
4、, the inter-ditch, climbing has obvious advantages. The robot is the greatest advantage of the barrier has a good performance, adapt to environmental performance, Fangshuai impact resistance and have all-terrain capacity. The wheeled robot will detect mobility is better。In addition to detecting robo
5、t design the overall structure, but also gives a mobile control ways。Robot is the most important bodies of the sports chassis design, even the best software design, mobile design means no good, then the robot will not be very good mission. Wheeled, legged, tracked the movement of way in the design p
6、rocess has been given, Can be designed in accordance with the requirements of their own choice if the relatively flat terrain, or a gully of the terrain, can choose to track the movement; If the gully is not flat terrain, on the choice of wheeled mobile way, if formed ladder, and More complex terrai
7、n, the best choice legged approach。This design uses two types of control systems, through the PC directly through the bus to control the robot through the radio or to control the robot。Keywords： Detecting robot; modular design；tracked mobile； robots control system；目录摘要1AbstractII第一章概述41.1 机器人的应用范围41
8、.2 探测机器人的先状及发展趋势41.3 研究内容5第二章机械系统的设计72.1 计算机模块的设计72.2 传感器模块的设计82.3 电源及驱动模块的设计82.4 底盘运动模块的设计82.5 各模块的连接11 第三章 能源驱动的设计选择 143.1 能源的供给143.2 电机的选择143.3 电机驱动的选择15 第四章 传感器系统的设计174.1 视觉传感器174.2 超声波传感器174.3 红外传感器19 第五章 探测机器人的硬件系统205.1 传感器采集系统205.2 保护电路205.3 红外传感器的接线215.4 超声波传感器的接线215.5 罗盘处理流程215.6RS485-RS232
9、 转换电路22第六章 探测机器人计算机硬件系统236.1 无线电台通讯系统236.2 电子罗盘23 第七章 探测机器人软件系统的开发25移动控制系统的设计25演示控制程序25 结束语29参考文献 30第一章概述出于重要的战略意义，资源领域已成为各科技强国相互竞争的一个焦点，出于安全性等 因素的考虑，对探测机器人的研究设计也成为了开发资源的重要硬件之一，探测机器人可以 帮助人类完成一些不能完成的任务。1.1 机器人的应用范围1）行星探测移动机器人 行星探测移动机器人的研究对于发展行星科学、提高国防能力、提高国家的国际地位等 方面均有重要意义，因为:移动机器人是行星科学研究中着陆探测和取回样品到实
10、验室分 析的有力工具。人类在太空中停留数月之久会严重丢失钙和磷，这似乎意味着人类不可能 在重力为零的状态下飞行6一9个月或更长一点时间。但机器人不存在这个问题。因此，行星 探测移动机器人的研究是对行星进行长期实地考察的需要。大大节省探测成本。以月球探 测为例，根据粗略的估计，一次有人驾驶的飞行所花费的钱要比无人驾驶飞行多50一100倍。 因此，光就科学上的探索来说，用机器人执行无人驾驶飞行任务是合算的。有利于提高国 家国防自动化的水平和国际地位。因此，行星探测移动机器人的研究受到世界各国的高度重 视。2）海洋探测机器人海洋探测机器人人已经广泛应用于海洋开发的许多领域，随着海洋开发的不断深入，续
11、 航力大、探测范围广、能执行多种复杂任务的大型机器人需求也越来越大。主要用于海洋石 油开发、海底管道光缆巡查检修以及其他各种复杂任务。为了使机器人能更好的完成指定任 务，水下机器人的运动性能预报就成为了一个重要的研究课题。3）油井故障探恻机器人探测仪器的送进是油田上测井、修井等井下作业中的一项重要技术。4）履带式井下探测机器人中国作为世界产煤大国，也是世界煤矿事故高发国家，需要非常重视煤矿生产的安全。这种探测机器人可在灾害发生前对隐患进行准确及时的检测与预防，灾后进行施救等重要的 危险任务。关于探测机器人应用范围比我们想象的要广泛的多，在军事方面，已经研究出了反坦克 雷探测机器人；还有医学探测
12、机器人等。2006年，中国政府制定的国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要和国家中长 期科学和技术发展规划纲要（20062020年），将发展航天事业置于重要地位。根据上述两 个规划纲要，中国政府制定了新的航天事业发展规划，明确了未来五年及稍长一段时期的发 展目标和主要任务。按照这一发展规划，国家将启动并继续实施载人航天、月球探测、高分 辨率对地观测系统、新一代运载火箭等重大航天科技工程，以及一批重点领域的优先项目， 加强基础研究，超前部署和发展航天领域的若干前沿技术，加快航天科技的进步和创新。要 发展航空事业，对月球进行探索，那么研究设计探测机器人是必不可少的过程。1.2 探测机器人的现状及发
13、展趋势1) 在行星探测机器人的研制方面，美国和俄罗斯处于世界领先地位。从20世纪60年代开 始，美、苏向月球以及金、火、水、木、土等星球发射了许多探测器。格林威治时间1997 年7月4日17时07分，美国国家航空航天局困ASA)发射的火星探路者号宇宙飞船成功地在火 星表面着陆。探路者登陆器上带有各种仪器及“索杰纳”火星车团。这是上世纪自动化技术 最高成就之一。日本对机器人的设计也处于领先地位。日本京都大学科研人员已经开发出一种新型机器 人,能在强烈地震发生后到废墟中探测被埋人员。还专门进行了实用演示。这种机器人外表 象是一条粗大的节足昆虫，长143 m,由7节组成，有人的小腿一般粗细,每节周身
14、都缠满纵向 履带。它可以在遥控下从瓦砾的夹缝中蜿蜒穿行,装在头部的摄像机镜头会随时传输观察到 的影像和搜集到的声音,从而供控制者判断里面是否有需要救助的存活人员。未来的空间探测任务要求机器人系统能够在预先未知或非结构化的环境中执行变化的 任务，机器人移动平台应具备良好的几何通过性、越障性、抗倾覆性、行驶平顺性、牵引控 制特性和能耗特性。基于不同的原理和性能侧重点，国内外提出并试验了多种类型的空间探 测机器人移动机构。2) 探测机器人移动系统的发展趋势如下:(1) 轮腿式，履腿式等复合型结构的移动机器人是一个研制方向。(2) 由于航天器技术、尺寸、质量和费用的限制,微小型行星探测机器人是目前发展的主流。(3) 由于通信时延和微重力作用的缘故,中低速移动机器人是研制的主流。(4) 机械结构设计与控制方案相结合是研制灵活可靠的行星探测机器人的设计方向。3) 设计探测机器人
