视觉制导课程论文机电一体化与机器人技术.doc

机电一体化与机器人技术 论 文 姓名： 学号： 同组成员： 完成日期： 目录 一. 硬件平台综述…………………………………………3 机电一体化方面 1.2小车整体组成 二. 方案论证………………………………………………6 比赛要求 2.2方案的制定与论证 三. 方案实现………………………………………………6 四. 完成情况………………………………………………7 五. 总结……………………………………………………7 5.1不足的或者可以改进的地方 5.2 个人的心得与体会 六. 附录……………………………………………………7 小车代码………………………………………………7 七．参考书目………………………………………………9 一. 硬件平台综述 1.1 机电一体化方面 机电一体化技术是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结合，并综合应用到实际中去的综合技术。硬件、电脑程式或软件，对机械进行控制，有别于以往机械工程专科较少触及电子方面。 现代化的自动生产设备几乎可以说都是机电一体化的设备。机器人，其技术亦会应用到工业生产中所使用的机械臂及生产线自动化上。不单在工业生产上，在一般我们常接触的，如小至体内微血管手术机械臂，大至航天飞机、空间站都有应该其技术。现时不少固有的产品亦开始加入自动化控制的元件，如汽车及铁路。 机电一体化系统一般由结构组成要素、动力组成要素、运动组成要素、感知组成要素、职能组成要素五大组成要素有机结合而成。机械本体（结构组成要素）是系统的所有功能要素的机械支持结构，一般包括有机身、框架、支撑、联接等。动力驱动部分（动力组成要素）依据系统控制要求，为系统提供能量和动力以使系统正常运行。测试传感部分（感知组成要素）对系统的运行所需要的本身和外部环境的各种参数和状态进行检测，并变成可识别的信号，传输给信息处理单元，经过分析、处理后产生相应的控制信息。控制及信息处理部分（职能组成要素）将来之测试传感部分的信息及外部直接输入的指令进行集中、存储、分析、加工处理后，按照信息处理结果和规定的程序与节奏发出相应的指令，控制整个系统有目的的运行。执行机构（运动组成要素）BR根据控制及信息处理部分发出的指令，完成规定的动作和功能。 构成机电一体化系统的五大组成要素其内部及相互之间都必须遵循结构耦合、运动传递、信息控制与能量转换四大原则。 接口耦合：两个需要进行信息交换和传递的环节之间，由于信息模式不同（数字量与模拟量，串行码与并行码，连续脉冲与序列脉冲等）无法直接传递和交换，必须通过接口耦合来实现。而两个信号强弱相差悬殊的环节之间，也必须通过接口耦合后，才能匹配。变换放大后的信号要在两个环节之间可靠、快速、准确的交换、传递，必须遵循一致的时序、信号格式和逻辑规范才行，因此接口耦合时就必须具有保证信息的逻辑控制功能，使信息按规定的模式进行交换与传递。 能量转换：两个需要进行传输和交换的环节之间，由于模式不同而无法直接进行能量的转换和交流，必须进行能量的转换，能量的转换包括执行器，驱动器和他们的不同类型能量的最优转换方法及原理。 信息控制：在系统中，所谓智能组成要素的系统控制单元，在软、硬件的保证下，完成信息的采集、传输、储存、分析、运算、判断、决策，以达到信息控制的目的。对于智能化程度高的信息控制系统还包含了知识获得、推理机制以及自学习功能等知识驱动功能。 运动传递：运动传递使构成机电一体化系统各组成要素之间，不同类型运动的变换与传输以及以运动控制为目的的优化。 视觉制导小车的基本组成部分是： 单片机及时钟复位电路 P89V51RB2 电源电路 LM2940CT（电源指示灯） 串口通信及ISP接口 蓝牙接口 外电源接口，开关 排针（电机接口），面包板 图一：硬件标识图 图二：视觉制导小车整体图 1.2.1 单片机电路板 单片机P89V51RB2FN具有IAP（在应用中编程）功能，用户通过在应用程序中调用IAP子程序，可实现有选择的对FLASH块进行擦除和编程。我们可在Keil uVision4下用C语言和汇编语言混编的办法实现IAP调用的方法。最后通过flash magic 就可将程序烧入单片机中，实现相应的控制功能。 1.2.2 电机 （1）电机技术规格： 1. 重量: 45g 2. 扭力: 3.4Kg-cm 3. 最大电压：6V 4. 平均速度：60 rpm 5. 运动角度：360度 6. 尺寸: 40.5x 20 x 38mm 7. 特性：侧边有一个可微调中立点(stop point)的可变电阻，可控制不输出扭矩 （2）电机的控制： 1. 下图显示信