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本科毕业设计(论文) 外文翻译（附外文原文） 学 院： 机械与控制工程学院 课题名称： 走廊清扫机设计 专业(方向)： 机械设计制造及其自动化 （模具设计与制造) 班 级： 机械11-2班 学 生： 陈宗瑜 指导教师： 刘电霆 日 期： 2015.3.12 水面清洁机器人控制系统的设计 Zhai Yuyi, Zhou Yu, Luo Huanxin, Liu Yunjia and Liu Liang 摘要:本文旨在研究水面清洗机器人的控制系统，研究的重点是水面清洁机器人控制器的设计。水面机器人的推进控制系统的结构框架是基于PWM调速的原理设计的。在控制系统中的每个模块的功能被划分并进行详细说明。一种基于一个AVR微处理器及其软件和硬件设计方案的思维呈现。通过编程，RS485与PC通讯，控制系统通过使用直流电机或步进电机的转动和工作业务实现机器人的前进，后退。它可以更好地实现水面清洁机器人的工作。 关键词：水面清洁机器人，AVR Mega8535，控制系统，模块化设计 1.前言 水面清洁机器人是主要用于收集漂浮在沿海水域或河流和湖泊垃圾的环保设备。它也可以根据监控港口，航道，海滨，沙滩等环境积累的水文信息，装备例如测深仪，流量计，GPS接收器和摄像机并进行危险操作，如水面有哪些信誉好的足球投注网站和救援等任务的要求。它也是评估海上环境污染的重要工具，提供海洋灾害预警和预防，它拥有巨大的经济和社会效益和潜在的应用前景。 目前，人们完成港口，航道和海滩与相关领域的环境监测，水文信息采集与人工水救援，缺乏系统智能化程度高，灵活度高和机动性强的水面清洁机器人。因此，水面清洁机器人控制系统，可以与计算机和控制系统通信技术的发展结合起来，水面清洁机器人具有理论意义和应用价值。 2.水面清洗机器人控制系统的整体方案 如图2-1所示，整个系统需要的水面清洁机器人预先开发的实验室为载体，由于该操作在水中的高承载能力和稳定性的要求。双船体结构设计由电池和太阳能光伏板供电。该系统由三个工作马达的组成：前面步进马达用于垃圾收集，左后和右后直流电动机被用于驱动所述的船。该控制系统接收由主计算机发送的信息，并执行相关的程序控制三个马达，以实现活动的命令。清洁机器人组织同时接收到的信息，根据通过RS485串行端口发送到主计算机的监视中心的自定义协议。主计算机恢复所述分组数据，并显示在主计算机的控制接口的清洁机器人的信息。 图2-1.表面清洁机器人控制系统框图 3.电路元件设计 根据需求分析的水面清洗机器人的控制系统，控制系统的电路主要由电动机控制电路，漏电检测电路，监视器电路，仿真模块电路，RS485接口电路和电源控制电路组成。电动机控制电路主要用于控制直流电动机和步进电动机。漏电检测电路被用于保护机器人操作。控制系统的总体结构示如图3-1所示。 图3-1.总体硬件结构的控制系统图 3.1微处理器 微处理器是控制系统的核心，并决定了整个系统的稳定性和可靠性。考虑到系统的高速，低功耗和实时要求，决定采用Atmel的ATmega8535的微控制器。该芯片是基于增强型低功耗CMOS8位微控制器的AVR RISC结构。由于在单个周期内其先进的指令集和较短的执行时间，且通过ATmega8535的数据是高达1MIPS/ MHz，这可以减少各个系统之间的功耗和处理速度的矛盾。 3.2直流电机驱动模块 为了实现水面清洁机器人的前进，向后和转向运动，电动机需要在速度和旋转方向进行控制。永磁直流电动机的速度控制有两种主要方法：电机电枢串联电阻和降低电源电压。电机电枢串联电阻有缺点，，在低速行驶时，电动机的速度是不稳定，不连续的等。然而，降低电源电压的方法是在不改变电动机的机械特性的情况下使电动机的转速得到平稳的控制。 由于电动机周期的两端的电枢电压的PWM经历正负变化两次，平均电压可以由下式确定 当α- 占空比α= T1 / T时。 在以上等式中，占空比表示switchs传导时间与周期T和α的转换范围之间的比率为0≤α≤1。当双极可逆的PWM驱动器，电枢的平均电压接收取决于大小α。当α= 0和U0=-US，在电机反向旋转并达到最大速度;当α= 1和U0=US。电机向前转动并达到最大速度;当α=?和U0=0，电