行走機(jī)器人功能分析與調(diào)試畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　《行走機(jī)器人功能分析與調(diào)試》</p><p><b>　　摘要：</b></p><p>　　雖然機(jī)器人的研究、制作和使用已經(jīng)有幾十年的歷史,但是雙足直立行走的機(jī)器人世界上很少。主要因?yàn)榉€(wěn)定性控制及雙足行走控制非常復(fù)雜,但為了研究出與人更加接近的機(jī)器人,這是必須克服的難關(guān)。主要是解決直立行走機(jī)器人腿部平衡的問題,包括硬件設(shè)計(jì)和軟件的設(shè)計(jì),側(cè)重于對

2、硬件的設(shè)計(jì),即著重介紹直立行走機(jī)器人腿部平衡系統(tǒng)的相關(guān)知識、設(shè)計(jì)目的、設(shè)計(jì)思路、方案的確定、原理設(shè)計(jì)及分析、硬件調(diào)試。行走機(jī)器人是最典型的機(jī)電一體化數(shù)字化裝備,是集機(jī)械、電子、控制、計(jì)算機(jī)、傳感器、人工智能等多學(xué)科先進(jìn)技術(shù)于一體的智能機(jī)器人。它代表了機(jī)器人的尖端技術(shù),是當(dāng)代科技的研究熱點(diǎn)之一。目前,國內(nèi)雙足機(jī)器人研究與世界先進(jìn)水平相比還有較大差距,特別是在教學(xué)機(jī)器人方面的研究更是寥寥無幾。為改善這種局面,提高我國高校師生的綜合技能,本論

3、文在研制教學(xué)雙足機(jī)器人方面進(jìn)行了有益的嘗試和大膽的實(shí)踐,設(shè)計(jì)并制作出了一款適用于高校教學(xué)開發(fā)使用的小型雙足行走機(jī)器人。 本文詳細(xì)闡述了雙足機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)的研發(fā)過程,包括控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)和制作,機(jī)器人雙足的外形設(shè)計(jì)與加工,以及雙足行走機(jī)器人的驅(qū)動和控制技術(shù)。結(jié)合對人類行走步態(tài)的研究,規(guī)劃了雙</p><p><b>　　目錄</b></p><p>&l

4、t;b>　　序1</b></p><p>　　1、自動機(jī)器人平臺總述2</p><p>　　1.1自動機(jī)器人平臺的總體構(gòu)成3</p><p>　　1.2自動機(jī)器人平臺按鍵部分4</p><p>　　1.3機(jī)器人平臺的充電4</p><p>　　2、自動機(jī)器人平臺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)4</p>

5、;<p>　　2.1自動機(jī)器人平臺機(jī)械部分4</p><p>　　2.1.1機(jī)器人平臺機(jī)械部分組成4</p><p>　　2.1.2機(jī)器人平臺運(yùn)動詳解5</p><p>　　2.2自動機(jī)器人平臺控制系統(tǒng)6</p><p><b>　　2.2.1概述6</b></p><p>

6、;　　3、自動機(jī)器人平臺的裝配和調(diào)試13</p><p>　　3.1機(jī)器人裝配過程13</p><p>　　3.1.1主動輪電機(jī)裝配13</p><p>　　3.1.2電機(jī)安裝至鋁合金架板13</p><p>　　3.1.3從動輪及傳感器安裝13</p><p>　　3.1.4電路板的安裝13</p&

7、gt;<p>　　3.2機(jī)器人平臺的調(diào)試14</p><p>　　4、可行性的上部機(jī)器手臂設(shè)計(jì)方案14</p><p>　　5、驅(qū)動軟件的編寫及調(diào)試17</p><p>　　6、取得的成果38</p><p><b>　　序</b></p><p>　　2012年2月，在寒假

8、期間，比賽用機(jī)器人平臺運(yùn)抵學(xué)校，學(xué)校驗(yàn)收后交付使用，3月份開學(xué)初，我和于長波組織學(xué)生開始籌備學(xué)習(xí)機(jī)器人平臺的使用，研究了平臺的硬件電路和軟件程序的編寫，因今年機(jī)器人比賽的題目沒定下來，只能等待。2012年5月16日接到全國職業(yè)院校技能大賽規(guī)程，離正式比賽僅有20天。需要添購?fù)ㄓ嵞K等部分設(shè)備，否則不準(zhǔn)參賽，之后立即申報(bào)購買部分設(shè)備，包括通訊模塊，交通燈，工件，電源等，同時(shí)組織學(xué)生學(xué)習(xí)研究通訊模塊用法，并對參賽規(guī)程進(jìn)行分析，規(guī)劃比賽場地，

9、制定可行性設(shè)計(jì)方案，三易其稿并著手采購機(jī)器人上部機(jī)構(gòu)零件。期間攻堅(jiān)克難無數(shù)，同學(xué)們非常辛苦。在規(guī)劃場地時(shí)，比賽場地尺寸：大小為8米*6米。其中外圍檔板高10cm，材質(zhì)為木工板，上面貼有30mm寬的白色引導(dǎo)條。我們采用普通透明膠帶加普通打印紙來代替比賽用的白色一道條，實(shí)驗(yàn)室場地場地不夠大，僅有6米*5米多。怎么辦，若對每個(gè)方格都按比例縮小，那么小車將無法完成正常轉(zhuǎn)向，我們分析比賽規(guī)則后，規(guī)劃出小車的理想行駛軌跡，把部分不重要的方格由原來的

10、0.5米*0.5米壓縮到0.5米*0.2米，這樣原來的的正方形格畸變成長方形，整個(gè)比賽場地嚴(yán)重變形</p><p>　　之后我們分析了機(jī)器人上部機(jī)構(gòu)傳動形式，分析各種電機(jī)的運(yùn)動特點(diǎn)，排除了使用伺服電機(jī)，直流減速電機(jī)等驅(qū)動形式。查找各種電機(jī)的型號，價(jià)位并上網(wǎng)采購步進(jìn)電機(jī)及其配套的驅(qū)動器，之后又分析鏈條，齒輪，導(dǎo)條的傳動的特點(diǎn)，確定采用導(dǎo)條為支撐和傳動骨架，并上網(wǎng)查找配件型號同時(shí)進(jìn)行采購。咨詢多位老教師（盧恩貴，李瑞

11、春，魏國江等），排除了諧波齒輪，滾珠絲杠等多種傳動方法最后敲定了機(jī)器人手部形式，如何能有效的夾取工件，由于目前技術(shù)原因，機(jī)器人很多技術(shù)都不成熟，沒有太多的有效資料可供參考，我們邊想邊做，花費(fèi)很多時(shí)間，進(jìn)展很慢。另外采購角鋁，電鉆，方鐵管等配件，期間費(fèi)了很大周折。</p><p>　　1、自動機(jī)器人平臺總述</p><p>　　自動機(jī)器人平臺是專門為高職類機(jī)器人大賽提供的一個(gè)統(tǒng)一的機(jī)器人底盤

12、。</p><p>　　使用者可以根據(jù)大賽任務(wù)的要求，在此平臺上進(jìn)一步設(shè)計(jì)制作各種抓取、投放機(jī)構(gòu)，利用機(jī)器人平臺提供的主控制板實(shí)現(xiàn)整體機(jī)器人的控制。</p><p>　　1.1自動機(jī)器人平臺的總體構(gòu)成</p><p>　　機(jī)器人平臺包括主動車輪、從動車輪、鋁合金框架、直流電機(jī)、電池、電路板以及安裝在底部的16路傳感器組成。</p><p>　

13、　1.2自動機(jī)器人平臺按鍵部分</p><p>　　自動機(jī)器人平臺上共有三個(gè)按鍵，12V電源開關(guān)、24V電源開關(guān)以及啟動按鈕。在開機(jī)時(shí)，注意先打開12V電源開關(guān)，再打開24V電源開關(guān)，最后按下啟動按鈕，機(jī)器人開始運(yùn)行；關(guān)機(jī)時(shí)，先關(guān)閉24V電源開關(guān)，再關(guān)閉12V電源開關(guān)。</p><p>　　1.3機(jī)器人平臺的充電</p><p>　　機(jī)器人平臺的電源為三節(jié)鉛酸電池。

14、電池充滿電壓可以達(dá)到13V，額定工作電壓12V。其中一節(jié)電池專門給主控制板和傳感器信號處理板供電，另2節(jié)電池串聯(lián)成24V，給電機(jī)驅(qū)動板供電，用于驅(qū)動機(jī)器人上的各種電機(jī)，為了提高整體的抗干擾性能，12V和24V的電池不要共地。電池可重復(fù)充電1000次以上。充電時(shí)需先取出電池。我們可按下面步驟進(jìn)行：</p><p>　　1.關(guān)閉機(jī)器人平臺的電源；</p><p>　　2.拔掉連接線，將電池依次

15、取出，充電。</p><p>　　3．重新裝上充好的電池。</p><p>　　每個(gè)平臺配備了一個(gè)充電器，可以給一個(gè)電池充電，充電時(shí)，充電器上面的指示燈呈藍(lán)色，充電完畢呈紅色。</p><p>　　2、自動機(jī)器人平臺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)</p><p>　　2.1自動機(jī)器人平臺機(jī)械部分</p><p>　　2.1.1機(jī)器人平臺機(jī)械

16、部分組成</p><p>　　機(jī)器人平臺的機(jī)械部分是指機(jī)器人執(zhí)行具體功能時(shí)所要用到的機(jī)械部件，共有以下幾個(gè)部分：</p><p><b>　　1.主動輪</b></p><p>　　機(jī)器人平臺的主動輪有兩只，金屬鋁芯，外包三根O型圈，能夠完成向前直走，向后轉(zhuǎn)彎，左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)等這些平地上的技術(shù)動作。</p><p><

17、b>　　2.從動輪</b></p><p>　　機(jī)器人平臺有1只從動輪，和兩只主動輪形成三角支撐著機(jī)器人的身體。從動輪隨著主動輪的方向改變自己的方向。眾所周知，三點(diǎn)支撐結(jié)構(gòu)是最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，從動輪和兩個(gè)主動輪形成了一個(gè)穩(wěn)定的支撐結(jié)構(gòu)。</p><p><b>　　3.直流電機(jī)</b></p><p>　　機(jī)器人平臺上有兩個(gè)2臺額

18、定電壓24VDC、150轉(zhuǎn)/分、70W功率直流減速電機(jī)。</p><p><b>　　4．鋁合金框架</b></p><p>　　機(jī)器人平臺的框架使用了鋁合金型材制成，可以很方便地利用配備的專用螺母將設(shè)計(jì)的上部機(jī)構(gòu)安裝在平臺上。</p><p><b>　　5．鋁板</b></p><p>　　機(jī)器

19、人平臺上鋪設(shè)了5塊4mm厚的鋁板，可以根據(jù)自己的需要在這些鋁板上打孔，用于固定安裝上部機(jī)構(gòu)，若需要這些鋁板，可以自行卸下，以減輕整體重量。</p><p>　　2.1.2機(jī)器人平臺運(yùn)動詳解</p><p><b>　　1．機(jī)器人的動作</b></p><p>　　機(jī)器人一共有三種動作：</p><p><b>

20、　　1）前進(jìn)</b></p><p>　　兩個(gè)電機(jī)等速正轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)器人前進(jìn)。</p><p><b>　　2）后退</b></p><p>　　兩個(gè)電機(jī)等速反轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)器人后退。</p><p><b>　　3）轉(zhuǎn)彎</b></p><p>　　兩個(gè)電機(jī)按一定比例不等

21、速正轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)器人轉(zhuǎn)彎。</p><p><b>　　2．機(jī)器人運(yùn)動原理</b></p><p>　　機(jī)器人運(yùn)動時(shí)，通過直流電機(jī)的軸轉(zhuǎn)動來驅(qū)動兩個(gè)主動輪的運(yùn)動，利用兩個(gè)主動輪來控制底盤的各種運(yùn)動（前進(jìn)，后退或者轉(zhuǎn)彎）。底盤前端的從動輪前端有一個(gè)傳感器，用于探測地面白條的位置。探測后把相關(guān)數(shù)據(jù)傳給控制裝置（單片機(jī)），控制裝置分析計(jì)算后把相應(yīng)運(yùn)動指令轉(zhuǎn)化為PWM脈寬調(diào)速信號

22、來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而使機(jī)器人能夠沿著白條運(yùn)行。</p><p>　　2.2自動機(jī)器人平臺控制系統(tǒng)</p><p><b>　　2.2.1概述</b></p><p>　　自動機(jī)器人平臺控制系統(tǒng)包括16路巡線傳感器、傳感器信號處理板、主控制板、電機(jī)驅(qū)動板和其他待開發(fā)擴(kuò)展部件組成。組成框圖如圖2.1所示。</p><p>

23、　　圖2-1機(jī)器人平臺控制系統(tǒng)組成框圖</p><p>　　圖2-1中，虛線框中的部分是機(jī)器人平臺已經(jīng)配備的部分，其他部分需要在設(shè)計(jì)中根據(jù)所設(shè)計(jì)的上部機(jī)構(gòu)的動作情況自行開發(fā)，并用主控制板統(tǒng)一控制。</p><p><b>　　2.2.2主控制板</b></p><p><b>　　1.概述</b></p>&

24、lt;p>　　主控制板是機(jī)器人的大腦，承擔(dān)著信息接收、處理、外部設(shè)備控制的重要任務(wù)，主控制板中處理器選用了STC12C5A60S2芯片為主控芯片，控制板支持兩大類輸入，既16通道專用巡線傳感器輸入，和8通道傳感器輸入；輸出也是支持2大類，即可調(diào)速行走電機(jī)控制輸出和不</p><p>　　可調(diào)速行走電機(jī)控制輸出；具有一個(gè)可擴(kuò)展接口。</p><p>　　STC12C5A60S2單片機(jī)是

25、宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘/機(jī)器周期(1T)的單片機(jī)，是高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051,但速度快8-12倍。內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路,2路PWM,8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換(250K/S),抗干擾能力強(qiáng)，適合應(yīng)用在強(qiáng)干擾場合。具體功能和參數(shù)可以參考STC12C5A60S2數(shù)據(jù)手冊。主控制板使用的是40個(gè)引腳的單片機(jī)，共有35個(gè)I/O接口，其中，P0、P2和P4.6口用于輸入，共17個(gè)端口，P

26、1和P3部分接口用于輸出，共12個(gè)端口。</p><p>　　主控制板實(shí)物如圖2-2所示。圖中，12V電源輸入插座連接12V電源，12V電源輸出插座連接傳感器信號處理板的12V電源插座（注意板子上的電源正極標(biāo)志，不要插反），巡線傳感器輸入接口用于連接傳感器信號處理板，啟動按鈕輸入插座連接面板上啟動按鈕，左右車輪</p><p>　　電機(jī)接口連接驅(qū)動板上的電機(jī)信號控制插座，程序下載接口用于程

27、序的在線下載，8通道傳感器輸入接口可以用于連接8個(gè)NPN型傳感器，非調(diào)速電機(jī)輸出接口用于上部機(jī)構(gòu)各種電機(jī)的控制。</p><p>　　圖2-2主控制板外形圖</p><p>　　圖中，為了減少對單片機(jī)端口的占用，使用了2片74HC245總線驅(qū)動電路構(gòu)成對單片機(jī)P2的復(fù)用，用單片機(jī)P4.4口的信號加以控制。當(dāng)P4.4為低電平時(shí)，P2口接收到的是16路傳感的低8位信號QQ0-QQ7，當(dāng)P4.4

28、為高電平時(shí)，P2口接收到的是16路傳感器的高8位信號</p><p><b>　　Q8-QQ15。</b></p><p>　　2．8通道傳感器輸入接口</p><p>　　8通道傳感器輸入接口用于連接光電、接近或者超聲傳感器等，可以在整體設(shè)機(jī)器人時(shí)，充分利用各種傳感器探測外部信息，其中4通道輸入接口電路圖如圖2-3所示。</p>

29、<p>　　圖2-3 通道傳感器輸入接口</p><p>　　圖中，展示了4路傳感器輸入接口，輸入信號使用了單片機(jī)的P0.0-P0.3口，插座J8-J11分別接4個(gè)不同傳感器，傳感器直接使用市場現(xiàn)有的成熟產(chǎn)品，主要有：圖2-4所示的紅外傳感器，在機(jī)器人中，主要用來探測四周是否存在障礙或者是否到達(dá)預(yù)定物體附近，</p><p>　　圖2-4 紅外傳感器 圖

30、2-5接近開關(guān)</p><p>　　其最大探測距離根據(jù)所用型號的不同，有30cm、1m、2m多種；圖2-5所示為接近開關(guān)，主要用在機(jī)器人上探測一些運(yùn)動部件是否到位，探測距離一般在5mm以下。傳感器上有3根引線，分別接J8-J11的3個(gè)引腳。需要注意的是：使用的傳感器必須是NPN型，工作電壓在6V-36V之間。</p><p>　　圖2-3所示的的電路均為低電平有效，即傳感器探測到目標(biāo)時(shí)，反

31、相器輸出端即單片機(jī)的P0-P3腳為低電平信號，否則為高電平。</p><p>　　3．PWM和電機(jī)方向控制電路</p><p>　　圖2-6 PWM和電機(jī)方向控制電路</p><p>　　PWM和電機(jī)方向控制電路如圖2-6所示，STC12C5A60S2本身具有2路PWM輸出，即P1.3和P1.4為PWM輸出端口，分別控制左（P1.4</p><p

32、>　　控制）右（P1.3控制）電機(jī)的轉(zhuǎn)速，圖2-6中，P15和P12分別是左（P1.5控制）右（P1.2控制）電機(jī)的方向控制信號，需要注意的是，P1.5和P1.2是低電平有效，即P1.5和P1.2是低電平時(shí)，電機(jī)驅(qū)動板上的繼電器常開觸點(diǎn)閉合，電機(jī)反轉(zhuǎn)。</p><p>　　5．非調(diào)速電機(jī)輸出接口</p><p>　　本電路板上設(shè)置了8個(gè)非調(diào)速電機(jī)輸出接口，可以用來控制4個(gè)正反轉(zhuǎn)直流電

33、機(jī)或者8個(gè)單向運(yùn)轉(zhuǎn)直流電機(jī)，電路圖如圖2-7所示。</p><p>　　圖2-7中，P16、P17，P32-P37為8個(gè)控制信號，使用了單片機(jī)的P1.6、P1.7和P3.2-P3.7口，同樣需要注意，這些信號均是低電平有效。</p><p>　　圖2-7 非調(diào)速電機(jī)輸出接口</p><p><b>　　6．?dāng)U展接口</b></p>

34、<p>　　主控制板中，P1.0和P4.5兩個(gè)接口沒有使用，用插座對外引出，參賽隊(duì)可以根據(jù)自己機(jī)器人的設(shè)計(jì)情況加以使用。</p><p><b>　　7．下載接口</b></p><p>　　本電路板上有一個(gè)DB9串口接口，可以用來實(shí)現(xiàn)程序的在線下載。在線下載的主要步驟為：</p><p>　　1）首先關(guān)閉本電路板的12V電源，取

35、出串口連接線。一頭接本電路板的DB9下載口，另一頭接PC機(jī)箱后的9針串口。如果你的電腦后面沒有空余9針串口，可以使用USB轉(zhuǎn)串口轉(zhuǎn)接頭。</p><p>　　2）打開STC-ISP在線下載軟件，進(jìn)行程序的下載，具體操作方法見STC12C5A60S2數(shù)據(jù)手冊；下載完畢，從電路板上取下串口下載線。</p><p>　　2.2.3巡線傳感器</p><p>　　自動機(jī)器人

36、平臺底部安裝了16路巡線傳感器，可以可靠地探測到地面白條以及白條的十字交叉點(diǎn)。光源發(fā)射部分采用了16個(gè)高亮LED發(fā)射管，用16個(gè)光敏電阻接受地面反射回來的光線，輸出插座連接傳感器信號處理板的巡線傳感器輸入接口。</p><p>　　2.2.4傳感器信號處理板</p><p><b>　　1．概述</b></p><p>　　傳感器信號處理板僅自

37、動機(jī)器人平臺使用，電路板實(shí)物如圖2-8所示。圖中，巡線傳感器輸入接口連接安裝在機(jī)器人平臺底部的16路巡線傳感器；信號輸出接口連接單片機(jī)控制板，插座JP接12V電源，注意板子上的電源正極標(biāo)志，不要插反。</p><p>　　圖2-8 傳感器信號處理板</p><p>　　16路巡線傳感器將采集到的地面白條信息送入本電路板，對于采集的信息先進(jìn)行放大處理，放大后的信號跟標(biāo)準(zhǔn)電壓比較，保留白條反

38、射的有效信號，過濾掉地面背景反射信號，有效信號再通過穩(wěn)壓、反向、放大處理后送入單片機(jī)控制板，同時(shí)用發(fā)光二極管的亮暗指示當(dāng)前某路傳感器是否在地面白條上。</p><p><b>　　2．信號放大電路</b></p><p>　　本電路板使用了16路信號放大電路，第一路傳感器信號放大電路如圖2-9所示。（其余15路電路均相同）</p><p>　　

39、圖2-9 信號放大電路</p><p>　　2-9中，Q0為單路傳感器輸入信號，數(shù)值很小，若巡線傳感器在地面白條上，大約在0.9V左右；若巡線傳感器不在地面白條上，數(shù)值大約在0.3V左右，此信號輸入到由運(yùn)放LM324組成的同相放大電路，調(diào)節(jié)電位器RW1可以改變整個(gè)放大電路的放大倍數(shù)（實(shí)際電路中，RL使用了阻值1KΩ的排阻），即調(diào)節(jié)了放大電路輸出的QQ0。若Q0為地面白條反射的有效信號，通過調(diào)節(jié)RW1，使QQ0的

40、電壓輸出為9.5V-10V左右，若Q0為地面背景反射的信號，根據(jù)地面背景的顏色以及光滑程度，QQ0大致在4-6V左右，越低越好。</p><p>　　3、自動機(jī)器人平臺的裝配和調(diào)試</p><p>　　3.1機(jī)器人裝配過程</p><p>　　機(jī)器人底盤安裝即把主動輪，電機(jī)，從動輪，傳感器依次安裝至底盤鋁合金框架上以及完成線路板之間的連接。</p>&

41、lt;p>　　3.1.1主動輪電機(jī)裝配</p><p><b>　　安裝步驟：</b></p><p>　　從左至右，依次結(jié)合螺栓，主動輪，連接鋼板，以及電機(jī)，并且旋緊，把三個(gè)輪套套在主動輪上。</p><p>　　3.1.2電機(jī)安裝至鋁合金架板</p><p>　　直流電機(jī)直接對準(zhǔn)相應(yīng)鋼板部位，螺絲旋緊即可。&l

42、t;/p><p>　　3.1.3從動輪及傳感器安裝</p><p>　　從動輪和傳感器直接對準(zhǔn)相應(yīng)部位，螺絲旋緊即可。</p><p>　　3.1.4電路板的安裝</p><p>　　1．將三個(gè)電池固定在平臺上。</p><p>　　2．將傳感器信號處理板、電機(jī)驅(qū)動板、主控制板從下至上疊加在一起，固定了平臺上。</p

43、><p>　　3．連接信號線：用20芯排線連接16路巡線傳感器的輸出和傳感器信號處理板的傳感器輸入接口；用20芯排線連接傳感器信號處理板的信號輸出接口與主控制板的16路傳感器輸入接口；面板上的啟動按鈕連接主控制板的啟動按鈕插座；用10芯排線連接主控制板的左右車輪電機(jī)接口與電機(jī)驅(qū)動板的控制信號接口；左右車輪電機(jī)連接電</p><p>　　機(jī)驅(qū)動板的左右電機(jī)輸出插座。</p><

44、;p>　　4．連接電源線：12V電源線連接主控制板的12V電源輸入插座；主控制板的12V電源輸出插座連接傳感器信號處理板的12V電源輸入插座；24V電源連接電機(jī)驅(qū)動板的24V電源插座。連接電源時(shí)，務(wù)必確認(rèn)主板上電源插座的正負(fù)極，切勿插反。</p><p>　　3.2機(jī)器人平臺的調(diào)試</p><p>　　在機(jī)器人平臺全部安裝完畢，初步檢查無誤后，下一步就進(jìn)行必要的調(diào)試，主要的調(diào)試步驟如

45、下：</p><p>　　1．進(jìn)行傳感器信號處理板的調(diào)試。</p><p>　　2．將程序下載到單片機(jī)中。</p><p>　　3．將機(jī)器人平臺放到場地上。</p><p>　　4．先后打開12V電源和24V電源，按下啟動按鈕，觀察機(jī)器人平臺運(yùn)行情況。</p><p>　　4、可行性的上部機(jī)器手臂設(shè)計(jì)方案</p&

46、gt;<p>　　第一代旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要采用舵機(jī)控制云臺見下圖：</p><p>　　但是第一代機(jī)器人上部機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)過于復(fù)雜，所用的傳感器在不接擴(kuò)展板的情況下，用一片單片機(jī)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能對其進(jìn)行精密控制，導(dǎo)致第一代機(jī)器人設(shè)計(jì)失敗。鑒于此情況我們參賽小組又連日趕制第二代上部機(jī)構(gòu)，第二代機(jī)器人的上部機(jī)構(gòu)去掉了旋轉(zhuǎn)云臺，采用二維設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)的靈活度雖沒有第一代上部機(jī)構(gòu)靈活度高，但便于控制，如圖：&l

47、t;/p><p>　　連日來趕制的第二代機(jī)器人上部機(jī)構(gòu)終于完工，但小組成員并沒有高興起來，因?yàn)槎鷻C(jī)器人上部機(jī)構(gòu)由于Y軸步進(jìn)電機(jī)的功率過小，導(dǎo)致不能正常的驅(qū)動機(jī)器手進(jìn)行上下移動，此時(shí)小組成員以陷入困境。辛辛苦苦做出來的二代機(jī)器手卻因?yàn)閅軸步進(jìn)電機(jī)功率過小而不能使機(jī)器手動作，鑒于此情況我們當(dāng)中的一位成員突然想到電梯的結(jié)構(gòu)，大多數(shù)電梯都有配重裝置，我們馬上開工，對二代上部機(jī)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，做出了第三代機(jī)器人上部機(jī)構(gòu)，如下圖：

48、</p><p>　　此處說明：Y軸步進(jìn)電機(jī)不能采用功率非常大的電機(jī)，因?yàn)閅軸步進(jìn)電機(jī)的動作是最頻繁的，功率過大后很有可能導(dǎo)致蓄電池的電能在沒有完成任務(wù)之前就沒電啦。</p><p>　　5、驅(qū)動軟件的編寫及調(diào)試 </p><p>　　;-----------****河北能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)器人小組調(diào)試程

49、序*****---------------------</p><p>　　;---------------------***以下為偽指令定義程序***--------------------</p><p>　　NUM EQU 7FH ;</p><p>　　COUNT EQU 7EH ;需要循跡的路線條數(shù)</p><p>　　HLW

50、P bit P1.0 ;</p><p>　　start bit P1.1 ;</p><p>　　RDIR bit P1.2 ; ;右電機(jī)</p><p>　　RPWM bit P1.3 ;</p><p>　　LPWM bit P1.4 ;</p><p>　　LDIR bit P1.5 ; ;左電

51、機(jī)</p><p>　　CCON EQU 0D8H;PCA 控制寄存器</p><p>　　CL EQU 0E9H; //PCA 計(jì)數(shù)器低位</p><p>　　CH EQU 0F9H; //PCA 計(jì)數(shù)器高位</p><p>　　CMOD EQU 0D9H; //PCA 工作模式寄存器</p><p>　　C

52、CAP0L EQU 0EAH; //PCA 模塊 0 的捕捉/比較寄存器低 8 危</p><p>　　CCAP0H EQU 0FAH; //PCA 模塊 0 的捕捉/比較寄存器高 8 位</p><p>　　CCAP1L EQU 0EBH; //PCA 模塊 1 的捕捉/比較寄存器低 8 位。</p><p>　　CCAP1H EQU 0FBH; //PCA 模塊

53、 1 的捕捉/比較寄存器高 8 位。</p><p>　　Fosc_0 EQU 79H;Fosc_0為PWM0占空比設(shè)置形參 ，右電機(jī)</p><p>　　Fosc_1 EQU 7AH;Fosc_1為PWM1占空比設(shè)置形參，左電機(jī)</p><p>　　CCAPM0 EQU 0DAH; //PCA 模塊0 PWM 寄存器</p><p>

54、;　　CCAPM1 EQU 0DBH; //PCA 模塊1 PWM 寄存器</p><p>　　PCA_PWM0 EQU 0F2H; //PCA 模塊0 PWM 寄存器</p><p>　　PCA_PWM1 EQU 0F3H; //PCA 模塊1 PWM 寄存器?</p><p>　　forward EQU 1 ;</p><p&

55、gt;　　backward EQU 0 ;</p><p>　　P1M1 EQU 91H ;</p><p>　　P1M0 EQU 92H ;</p><p>　　P2M1 EQU 95H ;</p><p>　　P2M0 EQU 96H ;</p><p>　　P4SW

56、EQU 0BBH ;</p><p>　　;---------------------- 以下為傳感器低高8位--------------------</p><p>　　;-------------------HLWP=0時(shí)讀取低八位，WL_WP=1時(shí)讀取高八位-------------------</p><p>　　WP_0_8 EQU P2.0

57、;</p><p>　　WP_1_9 EQU P2.1 ;</p><p>　　WP_2_10 EQU P2.2 ;</p><p>　　WP_3_11 EQU P2.3 ;</p><p>　　WP_4_12 EQU P2.4 ;</p><p>　　WP_5_13 EQU P2.5 ;</p&g

58、t;<p>　　WP_6_14 EQU P2.6 ;</p><p>　　WP_7_15 EQU P2.7 ;</p><p>　　;-----------------</p><p>　　S2CON EQU 9AH ;</p><p>　　IE2 EQU 0AFH ;</p>&

59、lt;p>　　S2BUF EQU 9BH ;</p><p>　　AUXR EQU 8EH ;</p><p>　　AUXR1 EQU 0A2H ;</p><p>　　BRT EQU 9CH ;</p><p>　　IAP_CONTR EQU 0C7H ;</p&

60、gt;<p>　　RELOAD_COUNT EQU 0FDH;串行口波特率設(shè)置為9600</p><p>　　;------------------------*****以下為主程序*****-------------------</p><p><b>　　ORG 0000H</b></p><p><b>　

61、　LJMP MAIN</b></p><p><b>　　ORG 0043H</b></p><p>　　LJMP MAIN_1</p><p><b>　　ORG 0100H</b></p><p>　　;****************************************

62、************************************* MAIN: mov c,start ; 檢測小車啟動鍵是否按下</p><p>　　JC MAIN ;</p><p>　　MOV SP,#0C0H ;</p><p>　　MOV S2CON,#50H ;串口2方式1</p><p>　

63、　MOV BRT,#RELOAD_COUNT ; 設(shè)定波特率為9600</p><p>　　MOV AUXR,#11H ;</p><p>　　MOV IE2,#01H ;</p><p><b>　　SETB EA</b></p><p>　　MOV AUXR1,#10H ;</p><

64、p>　　MOV 41H,#00H ;以下是等待裁判的出發(fā)命令，</p><p>　　MOV 51H,#00H ;以下是等待裁判的出發(fā)命令，</p><p>　　MOV 61H,#00H ;以下是等待裁判的出發(fā)命令，</p><p>　　MOV 71H,#00H ;以下是等待裁判的出發(fā)命令，</p><p>　　MAIN_

65、WAIT1: MOV A,41H</p><p>　　CJNE A,#03H,MAIN_WAIT1;</p><p>　　MAIN_WAIT2: MOV A,51H</p><p>　　CJNE A,#04H,MAIN_WAIT2;</p><p>　　MAIN_WAIT3: MOV A,61H</p><p>　　C

66、JNE A,#05H,MAIN_WAIT3;</p><p>　　MAIN_WAIT4: MOV A,71H</p><p>　　CJNE A,#09H,MAIN_WAIT4;</p><p>　　MOV AUXR1,#00H</p><p>　　MOV AUXR,#00H</p><p>　　MOV IE2,#00H

67、</p><p><b>　　CLR EA</b></p><p><b>　　LCALL S_T</b></p><p>　　;.........................................</p><p>　　LCALL QIAN1</p><p>

68、　　LCALL TURN_90L</p><p>　　LCALL QIAN1</p><p>　　LCALL QIAN1</p><p><b>　　;發(fā)關(guān)鍵點(diǎn)1信息</b></p><p>　　LCALL QIAN1</p><p>　　LCALL QIAN1</p>&l

69、t;p><b>　　;發(fā)關(guān)鍵點(diǎn)2信息</b></p><p>　　LCALL QIAN1</p><p>　　LCALL TURN_90R</p><p>　　LCALL QIAN1</p><p>　　LCALL TURN_90L</p><p>　　LCALL QIAN1</

70、p><p>　　LCALL QIAN1</p><p>　　;到貨架位置了，掃描工件代碼</p><p>　　LCALL QIAN1</p><p>　　LCALL QIAN1</p><p>　　LCALL QIAN1</p><p>　　LCALL QIAN1</p>&

71、lt;p>　　LCALL QIAN1</p><p>　　LCALL QIAN1</p><p>　　LCALL TURN_90R</p><p>　　LCALL QIAN1</p><p>　　LCALL QIAN1</p><p>　　LCALL QIAN1</p><p>

72、<b>　　;發(fā)關(guān)鍵點(diǎn)3信息</b></p><p>　　LCALL QIAN1</p><p>　　MAIN_JIAOTONG:LCALL QIAN1</p><p>　　DJNZ 74H,MAIN_JIAOTONG</p><p>　　LCALL TURN_90R</p><p>　　LC

73、ALL QIAN1</p><p>　　LCALL QIAN1</p><p>　　LCALL QIAN1</p><p>　　LCALL QIAN1</p><p>　　LCALL QIAN1</p><p>　　LCALL QIAN1</p><p>　　LCALL QIAN1

74、</p><p>　　LCALL QIAN1</p><p><b>　　;發(fā)關(guān)鍵點(diǎn)4信息</b></p><p>　　LCALL QIAN1</p><p>　　LCALL QIAN1</p><p>　　LCALL QIAN1</p><p>　　LCALL

75、QIAN1</p><p>　　LCALL QIAN1</p><p><b>　　SJMP $</b></p><p>　　QIAN1: nop</p><p>　　QIAN1_1:LCALL JIU_PIAN</p><p>　　LCALL CAIYAN_16</p><

76、;p>　　MOV A,COUNT</p><p>　　CJNE A,#1H,QIAN1_1</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　;*************************************************************************</p><p&

77、gt;　　;-------------------------以下為S_T初始化程序---------------------------</p><p><b>　　S_T:</b></p><p>　　MOV P1M1,#00H;</p><p>　　MOV P1M0,#18H;</p><p>　　MOV P2M1

78、,#0ffH;</p><p>　　MOV P2M0,#00H;</p><p>　　MOV P4SW,#50H; //P4.4和P4.6口設(shè)置,都為I/O輸出口</p><p>　　LCALL PWM0_1; //PWM的初始化設(shè)置</p><p><b>　　RET</b></p

79、><p>　　;---------------------- 以下為MOTOR程序------------------------------------</p><p>　　MOTOR:MOV CMOD,#80H</p><p>　　MOV CCON,#00H</p><p>　　MOV CL,#00H</p><p>

80、　　MOV CH,#00H</p><p>　　SETB 0A8h.6 ;開PCA中斷</p><p>　　SETB EA ;開總中斷</p><p>　　SETB 0d8h.6 ;將PCA計(jì)數(shù)器打開，非常重要</p><p>　　; SETB RDIR;forward 左電機(jī)正轉(zhuǎn)向后走 ，以一個(gè)輪的為前，雙輪為后&

81、lt;/p><p>　　MOV CCAP0H,Fosc_1</p><p>　　MOV CCAP0L,Fosc_1</p><p>　　MOV CCAPM0,#42H;//8位PWM輸出，無中斷</p><p>　　MOV PCA_PWM0,#00H ;有脈沖輸出，值為03H時(shí)無脈沖輸出</p><p>　　; c

82、lr LDIR;backward 右電機(jī)反轉(zhuǎn)向前走，以一個(gè)輪的為前，雙輪為后</p><p>　　MOV CCAP1H,Fosc_0</p><p>　　MOV CCAP1L,Fosc_0</p><p>　　MOV CCAPM1,#42H; //8位PWM輸出，無中斷</p><p>　　MOV PCA_PWM1,#00H</p&g

83、t;<p><b>　　RET</b></p><p>　　;---------------------- 以下為PWM0占空比設(shè)置------------------------------------</p><p>　　PWM0: MOV CCAP0H,#150</p><p>　　MOV CCAP0L,#150</p

84、><p>　　MOV CCAPM0,#42H;//8位PWM輸出，無中斷</p><p>　　MOV PCA_PWM0,#00H ;有脈沖輸出，值為03H時(shí)無脈沖輸出</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　;---------------------- 以下為PWM1占空比設(shè)置--------

85、----------------------------</p><p><b>　　PWM1:</b></p><p>　　MOV CCAP1H,#250</p><p>　　MOV CCAP1L,#250</p><p>　　MOV CCAPM1,#42H; //8位PWM輸出，無中斷</p><

86、p>　　MOV PCA_PWM1,#00H</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　;---------------------- 以下為PCA時(shí)鐘源 控制寄存器 計(jì)數(shù)初值 設(shè)置--------------------</p><p><b>　　PWM0_1:</b></p>

87、<p>　　MOV CCON,#00H</p><p>　　MOV CH,#00H</p><p>　　MOV CL,#00H</p><p>　　MOV CMOD,#00H</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　;----------------------

88、以下為DELAY_MS程序------------------------------------</p><p>　　DELAY_MS: ; 調(diào)用延時(shí)程序前要賦值給R6</p><p>　　DL0: MOV R7,#250</p><p><b>　　DL1: NOP</b></p><p&g

89、t;<b>　　NOP</b></p><p>　　DJNZ R7,DL1</p><p>　　DJNZ R6,DL0</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　;---------------------- 以下為STOP_L程序---------------------

90、---------------</p><p><b>　　STOP_L:</b></p><p>　　MOV CCAP0H,#0</p><p>　　MOV CCAP0L,#0</p><p>　　MOV CCAPM0,#42H</p><p>　　MOV PCA_PWM0,#0</p&g

91、t;<p><b>　　RET</b></p><p>　　;---------------------- 以下為STOP_R程序------------------------------------</p><p><b>　　STOP_R:</b></p><p>　　MOV CCAP1H,#0<

92、/p><p>　　MOV CCAP1L,#0</p><p>　　MOV CCAPM1,#42H</p><p>　　MOV PCA_PWM1,#0</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　;---------------------- 以下為TURN_90R程序-------

93、-------</p><p><b>　　TURN_90R:</b></p><p>　　TURN_0R: MOV Fosc_0,#165 ;左電機(jī)速度</p><p>　　MOV Fosc_1,#165 ;右電機(jī)速度</p><p><b>　　CLR RDIR</b>

94、</p><p>　　SETB LDIR</p><p>　　LCALL MOTOR</p><p>　　MOV R6,#250</p><p>　　LCALL DELAY_MS</p><p>　　MOV R6,#250</p><p>　　LCALL DELAY_MS</p>

95、<p>　　MOV R6,#250</p><p>　　LCALL DELAY_MS</p><p>　　MOV R6,#250</p><p>　　LCALL DELAY_MS</p><p>　　MOV R6,#250</p><p>　　LCALL DELAY_MS</p><p&

96、gt;　　MOV R6,#250</p><p>　　LCALL DELAY_MS</p><p>　　MOV R6,#250</p><p>　　LCALL DELAY_MS</p><p>　　MOV R6,#250</p><p>　　LCALL DELAY_MS</p><p>　　MO

97、V R6,#250</p><p>　　LCALL DELAY_MS</p><p>　　MOV R6,#250</p><p>　　LCALL DELAY_MS</p><p>　　MOV R6,#250</p><p>　　LCALL DELAY_MS</p><p>　　MOV R6,#2

98、50</p><p>　　LCALL DELAY_MS</p><p>　　MOV R6,#250</p><p>　　LCALL DELAY_MS</p><p>　　MOV R6,#250</p><p>　　LCALL DELAY_MS</p><p>　　MOV R6,#250</

99、p><p>　　LCALL DELAY_MS</p><p>　　MOV R6,#250</p><p>　　LCALL DELAY_MS</p><p>　　CLR P1.0 ;選擇低8位巡線發(fā)光管</p><p><b>　　MOV A,P2</b></p><p>

100、;　　ANL A,#0E0H</p><p>　　CJNE A,#0,TURN_1R</p><p>　　SJMP TURN_0R</p><p>　　TURN_1R: MOV R6,#10 ;檢測第二遍</p><p>　　LCALL DELAY_MS</p><p>　　CLR P1.0 ; 選擇低8位巡

101、線發(fā)光管</p><p><b>　　MOV A,P2</b></p><p>　　ANL A,#0E0H</p><p>　　CJNE A,#0,TURN_2R</p><p>　　SJMP TURN_0R</p><p><b>　　TURN_2R:</b></p&

102、gt;<p><b>　　RET</b></p><p>　　;---------------------------------------------------------------------------------------</p><p>　　;---------------------- 以下為TURN_90L程序-----------

103、-----</p><p><b>　　TURN_90L:</b></p><p>　　TURN_0L: MOV Fosc_0,#165 ;左電機(jī)速度</p><p>　　MOV Fosc_1,#165 ;右電機(jī)速度</p><p><b>　　SETB RDIR</b>&

104、lt;/p><p><b>　　CLR LDIR</b></p><p>　　LCALL MOTOR</p><p>　　MOV R6,#250</p><p>　　LCALL DELAY_MS</p><p>　　MOV R6,#250</p><p>　　LCALL DE

105、LAY_MS</p><p>　　MOV R6,#250</p><p>　　LCALL DELAY_MS</p><p>　　MOV R6,#250</p><p>　　LCALL DELAY_MS</p><p>　　MOV R6,#250</p><p>　　LCALL DELAY_MS&

106、lt;/p><p>　　MOV R6,#250</p><p>　　LCALL DELAY_MS</p><p>　　MOV R6,#250</p><p>　　LCALL DELAY_MS</p><p>　　MOV R6,#250</p><p>　　LCALL DELAY_MS</p&g

107、t;<p>　　MOV R6,#250</p><p>　　LCALL DELAY_MS</p><p>　　MOV R6,#250</p><p>　　LCALL DELAY_MS</p><p>　　SETB P1.0 ; 選擇高8位巡線發(fā)光管</p><p><b>　　MOV

108、A,P2</b></p><p>　　ANL A,#07H</p><p>　　CJNE A,#0,TURN_1L</p><p>　　SJMP TURN_0L</p><p>　　TURN_1L: MOV R6,#10</p><p>　　LCALL DELAY_MS</p><p&g

109、t;　　SETB P1.0 ; 選擇高8位巡線發(fā)光管</p><p><b>　　MOV A,P2</b></p><p>　　ANL A,#07H</p><p>　　CJNE A,#0,TURN_2L</p><p>　　SJMP TURN_0L</p><p>　　TURN_2L:

110、 MOV Fosc_0,#160 ;左邊電機(jī)</p><p>　　MOV Fosc_1,#160;右邊電機(jī)</p><p><b>　　SETB RDIR</b></p><p><b>　　SETB LDIR</b></p><p>　　LCALL MOTOR</p><p

111、>　　MOV R6,#100 ;延時(shí)1000ms</p><p>　　LCALL DELAY_MS</p><p>　　LCALL DELAY_MS</p><p>　　LCALL DELAY_MS</p><p>　　LCALL DELAY_MS</p><p>　　LCALL DELAY_MS</p&g

112、t;<p>　　LCALL DELAY_MS</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　;--------------------------需要數(shù)的線路條數(shù)-----------------------------------</p><p>　　CAIYAN_16:MOV COUNT,#00H</p

113、><p>　　MOV NUM,#00H</p><p>　　CLR P1.0 ;選擇低8位巡線發(fā)光管</p><p><b>　　MOV A,P2</b></p><p><b>　　MOV R7,#8</b></p><p><b>　　CLR C</b

114、></p><p>　　CAIY_L0: RRC A</p><p>　　JNC CAIY_L1</p><p><b>　　INC NUM</b></p><p>　　CAIY_L1: DJNZ R7,CAIY_L0</p><p>　　SETB P1.0 ;選擇高8位巡線發(fā)光管<

115、;/p><p><b>　　MOV A,P2</b></p><p><b>　　MOV R7,#8</b></p><p><b>　　CLR C</b></p><p>　　CAIY_L3: RRC A</p><p>　　JNC CAIY_L4<

116、;/p><p><b>　　INC NUM</b></p><p>　　CAIY_L4: DJNZ R7,CAIY_L3</p><p><b>　　MOV A,NUM</b></p><p>　　CJNE A,#9,CAIY_L5</p><p><b>　　INC

117、 COUNT</b></p><p>　　LJMP CAIY_L_END</p><p><b>　　CAIY_L5:</b></p><p>　　CJNE A,#10,CAIY_L6</p><p><b>　　INC COUNT</b></p><p>　　L

118、JMP CAIY_L_END</p><p><b>　　CAIY_L6:</b></p><p>　　CJNE A,#11,CAIY_L7</p><p><b>　　INC COUNT</b></p><p>　　LJMP CAIY_L_END</p><p><b

119、>　　CAIY_L7:</b></p><p>　　CJNE A,#12,CAIY_L8</p><p><b>　　INC COUNT</b></p><p>　　LJMP CAIY_L_END</p><p><b>　　CAIY_L8:</b></p><

120、p>　　CJNE A,#13,CAIY_L9</p><p><b>　　INC COUNT</b></p><p>　　LJMP CAIY_L_END</p><p><b>　　CAIY_L9:</b></p><p>　　CJNE A,#14,CAIY_LA</p><

121、;p><b>　　INC COUNT</b></p><p>　　LJMP CAIY_L_END</p><p><b>　　CAIY_LA:</b></p><p>　　CJNE A,#15,CAIY_LB</p><p><b>　　INC COUNT</b><

122、/p><p>　　LJMP CAIY_L_END</p><p><b>　　CAIY_LB:</b></p><p>　　CJNE A,#16,CAIY_L_END</p><p><b>　　INC COUNT</b></p><p>　　CAIY_L_END:</p&

123、gt;<p><b>　　RET</b></p><p>　　;-------------------以下為糾偏走直線程序-----------------------------</p><p><b>　　JIU_PIAN:</b></p><p>　　CLR P1.0 ;檢測低八位</p>

124、<p><b>　　MOV A,P2</b></p><p>　　ANL A,#20H</p><p>　　JZ LOOP_HIGH_1</p><p>　　MOV Fosc_0,#215</p><p>　　MOV Fosc_1,#140 ;右邊電機(jī)</p><p><b&g

125、t;　　SETB RDIR</b></p><p><b>　　SETB LDIR</b></p><p>　　LCALL MOTOR</p><p>　　LCALL DELAY_MS</p><p>　　LCALL DELAY_MS</p><p>　　LCALL DELAY_MS&

126、lt;/p><p>　　LOOP_HIGH_1:</p><p>　　SETB P1.0 ;檢測高八位</p><p><b>　　MOV A,P2</b></p><p>　　ANL A,#04H</p><p>　　JZ LOOP_LOW_2</p><p>　　MOV

127、Fosc_0,#140</p><p>　　MOV Fosc_1,#215 ;ZUO</p><p><b>　　SETB RDIR</b></p><p><b>　　SETB LDIR</b></p><p>　　LCALL MOTOR</p><p>　　LCALL D