彈跳機器人的設計與研究

1、THEDESIGNANDRESEARCHOHOPPINGROBOTSADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYHuXiangliSupervisedbyProfSONGAiGuoSchoolofInstrumentScienceandEngineeringSoutheastUniversityMarch201

2、0摘要摘要研究具有高越障性能的彈跳式微型機器人已經成為了機器人技術發(fā)展的重要方向之一。彈跳運動的突然性與爆發(fā)性有助于機器人越過障礙物和躲避危險，使其在軍事偵察、星際探索、災難搜救等方面都具有良好的應用前景。然而，國內外關于彈跳機器人的研究尚處于初級階段，因此本課題的研究具有重要的意義。本文通過對國內外彈跳機器人的研究與發(fā)展現(xiàn)狀的總結，研制了一種結構簡單且易于控制的滾動式微型彈跳機器人，該機器人具有滾動運動和彈跳運動兩種運動方式。在分析現(xiàn)

3、有彈跳機構實現(xiàn)方案的基礎上，提出了一種實用有效的儲能一驅動機構。該儲能一驅動機構以舵機為驅動器，帶動不完全齒輪機構，通過絞盤和齒輪拉動鋼絲繩作用于彈簧鋼片來實現(xiàn)機器人的儲能彈跳。以C8051F340微控制器為核心，設計了滾動式微型彈跳機器人系統(tǒng)中的電機驅動電路、舵機控制電路、串口通訊接口電路、C02濃度檢測電路、圖像數(shù)據(jù)采集電路等硬件電路，同時對系統(tǒng)進行了抗干擾設計，為整個系統(tǒng)的正常工作提供了硬件上的保障。在硬件設計的基礎上設計了上位機

4、的串口通信和下位機的控制軟件系統(tǒng)。上位機與下位機之間的無線通訊由無線通信模塊JN5121來實現(xiàn)。在利用該模塊開發(fā)Zigbee網(wǎng)絡的基礎上，介紹了Zigbee協(xié)議棧的相關知識，并設計了Zigbee協(xié)調節(jié)點和路由節(jié)點的應用程序，主要包括多節(jié)點間協(xié)調工作Mesh網(wǎng)絡的建立以及數(shù)據(jù)的收發(fā)。最后，對本系統(tǒng)中彈跳機器人的跳躍性能進行了測試，并分析了影響其跳躍高度的多種因素，如彈簧鋼片的尺寸、舵機的輸出力矩等。實驗結果表明，該滾動式微型彈跳機器人系統(tǒng)