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设计名称
  探测机器人系统设计[机+电]
设计编号
  A6-138
设计软件
  AutoCAD, Word
包含内容
  见右侧图片
说明书字数
  14700字(正文部分)
图纸数量
  见右侧图片
推荐指数
  较好
价格:
  优惠中
整理日期
  2012,10,19
整理人
  小木
购买流程
  <点此查看如何购买本站设计>
设计简介

文档包括:
说明书一份,32页,14700字左右.
开题报告一份.
任务书一份.
翻译一份.

图纸共5张,如下所示
A0-总装配图.dwg
A0-行走机构.dwg
A1-履带装配.dwg
A1-电气图.dwg
A2-电路图.dwg

题目 探测机器人系统的设计机械毕业设计/论文
主要内容以及目标
主要内容:
1、 研究探测机器人系统的设计原则。
2、 确定探测机器人的移动方式,并对整个探测机器人的整体进行规划设计。
3、对探测机器人系统的硬件设计,绘制机械图。
4、给出移动控制系统的设计方案,。
目标:
掌握探测机器人系统的设计原则,从实际应用环境出发确定机器人的移动方式,选用合理的目标监测手段,来实现探测目的,并撰写毕业论文,达到机电一体化综合能力训练的目的。

成果形式
具体工作量:1.3000字的开题报告一份;
2.与毕业设计相关的英文翻译一份,5000字以上;
3.完成机械图纸A0 3张,编制控制界面;
4.撰写一篇15000字以上的关于探测机器人系统的设计的毕业论文。
成果形式:论文、图纸、程序。

基本要求
1、设计图纸符合国家标准,
2、结合机械与机电的有关知识对系统进行设计。
实习调研要求
实习调研提纲:
1、探测机器人的设计原则。
2、探测机器人的几种移动方式
3、探测机器人的监测手段。
实习调研时间:第1-3周
实习调研地点:机电控制重点实验室
主要参考文献
1. 主要仪器设备 计算机, 工控机。
PCI数据采集板卡
毕业设计(论文)开始日期 2007-3-1 毕业设计(论文)完成日期 2007-6-27
毕业设计(论文)进度计划(起止时间、工作内容)
1. 第1-3周 实习调研基本结束;
2. 第4周 撰写并提交调研报告和开题报告;
3. 第5-6周 制定探测移动机器人的设计原则;
4.第7周 确立机器人的移动方式;
5. 第8-12周 设计机器人系统的机械结构;
6. 第13-14周 设计控制方案及监测手段;
7.第15-16周 撰写并提交毕业论文;审阅、评审并修改毕业论文;
8.第17周 完成毕业答辩
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;

Abstract
The design is modular in design so that in accordance with requirements of options and custom configuration, 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, 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 robot 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 process 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 terrain, 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; robot's control system;

目 录
摘要 ――――――――――――――――――――――――I
Abstract――――――――――――――――――――――II
第一章 概述――――――――――――――――――――――――4
1.1 机器人的应用范围――――――――――――――――――――――4
1.2 探测机器人的先状及发展趋势―――――――――――――――――4
1.3 研究内容――――――――――――――――――――――――――5
第二章 机械系统的设计―――――――――――――――――――7
2.1 计算机模块的设计――――――――――――――――――――――7
2.2  传感器模块的设计――――――――――――――――――――――8
2.3  电源及驱动模块的设计――――――――――――――――――――8
2.4  底盘运动模块的设计―――――――――――――――――――――8
2.5  各模块的连接――――――――――――――――――――――――11
第三章 能源驱动的设计选择―――――――――――――――――14
3.1 能源的供给―――――――――――――――――――――――――14
3.2  电机的选择―――――――――――――――――――――――――14
3.3  电机驱动的选择―――――――――――――――――――――――15
第四章 传感器系统的设计――――――――――――――――――17
4.1 视觉传感器―――――――――――――――――――――――――17
4.2  超声波传感器――――――――――――――――――――――――17
4.3  红外传感器―――――――――――――――――――――――――19
第五章 探测机器人的硬件系统――――――――――――――――20
5.1 传感器采集系统―――――――――――――――――――――――20
5.2  保护电路――――――――――――――――――――――――――20
5.3  红外传感器的接线――――――――――――――――――――――21
5.4  超声波传感器的接线―――――――――――――――――――――21
5.5  罗盘处理流程――――――――――――――――――――――――21
5.6  RS485-RS232转换电路――――――――――――――――――――22
第六章 探测机器人计算机硬件系统――――――――――――――23
6.1 无线电台通讯系统――――――――――――――――――――――23
6.2  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:①移动机器人是行星科学研究中着陆探测和取回样品到实验室分析的有力工具。②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。③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。④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(2006-2020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1?43 m,由7节组成,有人的小腿一般粗细,每节周身都缠满纵向履带。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)设计探测机器人所面临的问题
尽管国内外已经研制出了轮式、腿式、轮腿式、履带式和其它特殊形式的移动机器人,但到目前为止,无论国内还是国外,同时具备以下性能的移动机器人还没有出现:(1)能跨越大于轮子直径的壕沟和高于轮子半径的台阶;(2机器人陷入软土壤中时,能自动脱离软土壤区,恢复正常的行驶能力;(3)整机的可密封性和可压缩性良好;(4)克服倾翻对机器人行驶能力的不良影响;(5)行驶的高速高效性;(6)容积可进行扩充,而这些又是行星探测等领域移动机器人运动系统所应具备的重要性能,因此,研制出新型的、综合性能更好的行星探测机器人是行星探测机器人移动系统研究中有待解决的问题之一。
1.3 研究内容
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。
其具体研究内容如下:
1、 研究探测机器人系统的设计原则。
依据运动学原理,对机器人进行性能指标分析,动态分析,使机器人能够自适应路面,即具有抗倾覆性、爬坡性能、越障性能、跨沟性能等功能。
2、确定探测机器人的移动方式,并对整个探测机器人的整体进行规划设计。
1)移动方式的确定;
2)总体结构设计;
3)传动系统设计。
3、给出移动控制系统的设计方案。
1)监测方法;
2)计算机硬件系统的设计;
3)计算机软件系统的设计。

部分图纸
截图

探测机器人系统设计[机+电]









说明:
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