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S102】轮履合一式铠甲对抗机器人

图文展示3264(1)

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副标题

作品说明

作者:王锶钞 李天义 杨勇

单位:哈尔滨广播电视大学

指导老师:王石峰

      研究内容为“轮履合一式铠甲对抗机器人”。履带机器人智能化程度较高,能够自主进行行进及方向识别。与其它机器人相比,轮履结合可以使本机器人可以及时应对各种地形,使其他机器人翻越不了的地形我们都可以如履平地般的轻松翻越。轮履合一式铠甲对抗机器人比其它各类机器人的灵活性稍差但是轮履合一式铠甲对抗机器人较高的智能性和我们注重的保护芯片如同磐石般的铠甲,本项目机器人具有自身独特的优点和更高的实战对抗能力,也可以使用本机人在不平整地面上搬运货物等等。

      【关键字】 机器人;智能化;对抗

1. 研究内容

      本项目的研究内容主要包括两个方面,娱乐实战对抗机器人的机械结构控制系统的设计。同时本项目的研究也涉及到计算机科学技术自动化控制技术伺服电机控制技术和传感器技术等等方面,让本机器人能给大家带来更多适合娱乐的复杂功能

2. 研究目标

      机器人拥有更多复杂适合娱乐功能,翻山越岭实战对抗拔河等功能。


3. 系统设计

3.1 设计要求

      ① 有一定的自保和抗击打能力

      ② 有一定的攻击能力

      ③ 设计一个小铲子可以出其不意掀翻敌方机器人。

3.2 总体设计方案

3.2.1 设计思路

作品说明

轮履合一式铠甲对抗机器人系统总体设计框图

      整个系统可以分为传感器检测部分、控制器模块和电机驱动及无线电控制模板部分。传感器检测部分由反射式红外光电检测障碍物。机器人设计了无线电遥控模块控制灵活,可直接操控机器人舵机。总体框图如上图所示,为实现各模块的功能,分别设计了几种不同的方案并进行了论证。

3.2.2 方案论证

实战对抗的优越性能

      设计灵活小铲子增强实战对抗能力轮子的设计必须设计成可应对各种地形的类型外壳必须保护好芯片

机器人传感器

控制器模块方案的论证与比较

      采用多片ATMEL公司的AT89S52作为控制器。由于本设计对控制器的运算速度要求较高,AT89S52难以达到较快的速度,且该设计程序较大,AT89S52仅有8K的ROM,片外ROM将增加硬件工作量。

电机的选择与论证

      采用步进电机。步进电机的一个显著特点就是具有快速启停能力,如果负荷不超过步进电机所能提供的动态转矩值,就能够立即使步进电机启动或反转。另一个显著特点是转换精度高,正转反转控制灵活。

M01标准舵机

电源选择

      采用单一电源供电方案。这样供电比较简单;但由于电动机启动瞬间电流很大。而且PWM驱动的电动机电流波动较大,会造成电源电压不稳,可能会使传感器误检测,严重时可能造成单片机程序跑飞、复位等异常现象。

控制电路设计

      控制电路中的Atmega 16是一个稳定高速的单片机,16KB系统内可编程Flash。整个系统还有超声波发射接收电路、反射式红外光电检测电路、金属接近开关检测金属块电路、液晶显示电路和电机驱动电路。

PWM驱动模块的电路设计  

直流电动机PWM驱动模块的原理图

      直流电动机PWM驱动模块的原理图如图2.1.1所示。对小车前后轮电机的驱动采用直流电机专用驱动芯片L298。单片机Atmega 16具有4个8位I/O口(PA口,PB口,PC口,PD口),此处运用PB口的输出数据和定时器产生的PWM波通过光耦隔离控制L298,其中改变IN1和IN2、IN3和IN4可控制电机的方向,PWM控制电机速度。

4. 系统的软件设计

      系统的软件设计采用了C语言编程,程序是在Windows XP环境下采用arduino软件编写的,arduino软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具,可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。


5. 机器人原型

机器人整体图

机器人视图

机器人视图

机器人视图

机器人后视图

机器人部机构

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