机械5

送水机器人系统设计 摘要 在人类文明高度发达的今天，随着机器人技术的迅速发展和人们生活水平的提高，越来越多的机器人已经开始逐渐进入人们的家居生活中，这些机器人称为家庭服务机器人，它们可以完成一些简单的家庭工作并监测家居环境，甚至还可以照顾生活上不能自理的病人。 本设计主要对家庭服务的送水机器人的机械方案、电路设计、程序编写部分展开研究，使用三维软件对送水机器人的运动底盘和夹持机构进行实体建模、整体装配和结构分析，从而使机器人更适用于家庭环境中。利用数控设备加工零部件，并装配出实际的机器人结构。通过了解目前家用机器人的应用现状，设计了机器人的控制电路，包括机器人移动、驱动伺服电机、夹持机构的驱动电路。提出和完成了以ATmega16为核心处理器的环境信息分析和机器人自动巡线移动的程序设计。系统总体方案还包括饮水机的位置检测和执行机构的动作控制，从而实现自动完成送水任务。 关键词：家用机器人；ATmega16；自动巡线 Abstract I
n today's highly developed huma
n civilizatio
n,with the rapid developme
nt of robot tech
nology a
nd people's livi
ng sta
ndards improve, more a
nd more robots have begu
n to gradually e
nter the home life of the people, these robots k
now
n as the home service robot, they ca
n complete some simple family, a
nd to mo
nitor the home e
nviro
nme
nt, a
nd ca
n eve
n take care of life ca
n
not take care of patie
nts. This desig
n iswritte
n o
n the program of Family Service ofwater to the robot's mecha
nical, circuit desig
n, program part of the study, the use of 3D solid modeli
ng, the overall assembly a
nd structural a
nalysis software o
n thewater to the robot chassis a
nd the clampi
ng mecha
nism, so that robot is more suitable for the home e
nviro
nme
nt. Utilizatio
n of
numerical co
ntrol equipme
nt processi
ng parts, a
nd assemble the robot structure. By u
ndersta
ndi
ng the applicatio
n status of the household robot desig
n robot co
ntrol circuit, i
ncludi
ng the robot to move a
nd drive the servo motor, the drive circuit of the holdi
ng mecha
nism. Proposed a
nd completed the programmi
ng of the core processor ATmega16 for e
nviro
nme
ntal a
nalysis a
nd robot automatically patrol the li
ne movi
ng. Overall scheme also i
ncludes a positio
n detectio
n a
nd co
ntrol of the actio
n of the executive body of the dri
nki
ng fou
ntai
ns a
nd bottledwater task i
n order to achieve auto-complete. Keywords: Domestic Robot; the ATmega16; automatic li
ne i
nspectio
n 目录 引言1 1家用机器人介绍2 1.1美国家用机器人2 1.2日本家用机器人4 1.3国内家用机器人5 2机械系统的结构设计7 2.1履带底盘7 2.1.1同步带驱动原理7 2.1.2同步带和同步带轮的选择和设计7 2.1.3主动轮的结构设计8 2.1.4固定电机的零件设计8 2.1.5支撑从动轮的零件设计9 2.1.6从动轮轴的结构设计9 2.2轴承滑块升降机构10 2.2.1设计理念10 2.2.2升降机构的实现10 2.3夹持机构11 2.3.1夹持手指的设计11 2.3.2夹持动作的实现11 3机械结构的加工和装配工艺11 3.1固定电机的零件的加工工艺11 3.2从动轮轴的加工工艺13 3.3夹持手指的加工工艺13 3.4机器人的装配工艺13 3.4.1同步带的安装方法13 3.4.2底盘的装配工艺13 3.4.3升降机构的装配工艺14 3.4.4夹持机构的装配工艺15 3.5送水机器人的三维模型16 4机械系统的力学分析17 4.1电机的选择和参数计算17 4.1.1电机的性能和型号17 4.1.2电机参数17 4.2同步带传动的设计计算18 4.2.1确定传动比18 4.2.2选择同步带的节距18 4.2.3计算带轮直径18 4.2.4选定中心距18 4.2.5计算带轮包角18 4.2.6确定同步带长和带宽18 4.2.7验算线速度18 4.3从动轮联接轴的设计计算19 4.3.1选择轴的材料19 4.3.2初步确定轴的直径19 4.3.3轴的强度校核19 4.4从动轮支撑轴承的设计计算20 4.4.1轴承的选用20 4.4.2轴承的校核计算20 4.5螺钉联接的设计计算21 4.5.1螺钉联接的结构设计21 4.5.2螺钉的受力分析21 4.5.3确定螺钉直径22 5电路系统的设计23 5.1电路系统总体设计图23 5.2信号检测23 5.2.1光电传感器介绍23 5.2.2光敏二极管原理24 5.2.3光电传感器的布局24 5.2.4传感器电路设计25 5.3电机驱动电路25 5.3.1直流电机驱动原理25 5.3.2电磁继电器电路设计26 5.4电源模块27 5.4.1单片机独立电源设计27 5.4.2光耦和器电源设计27 5.4.3直流电机驱动电源设计28 5.5单片机最小系统29 5.5.1 ATmega16单片机介绍29 5.5.2最小系统板的设计29 6控制系统的设计31 6.1控制系统程序流程图31 6.2行星减速电机驱动控制32 6.2.1 PWM基本原理32 6.2.2速度控制的实现32 6.3行程开关的应用33 7结论34 谢辞35 参考文献36 附录37