家庭宠物喂养机器人浅析.doc

目 录 摘要 I Abstract II 目 录 III 第1章绪论 1 1.1 课题背景 1 1.2 家庭宠物喂养机器人的发展概况 1 1.2.1 国内研究发展概况 1 1.2.2 国外研究发展概况 1 1.3 本设计方案的确立 2 1.3.1 机械部分的设计方案 2 1.3.2 控制部分的设计方案 2 第2章 机械结构部分设计 3 2.1 行进机构部分设计 3 2.1.1 驱动方式设计 3 2.1.2 履带机构设计 3 2.1.3 机架结构设计 4 履带轮支撑结构 4 机身支架结构 5 2.2料斗结构设计 5 2.3头部结构设计 7 2.4手部结构设计 7 第3章 电路部分设计 9 3. 1 电源部分电路设计 9 3. 2 51单片机主控系统部分电路设计 9 3. 3 舵机控制部分电路设计 10 3. 4 双音频检测电路部分设计 11 3. 5 密码掉电保护电路部分电路设计 12 3. 6 电机驱动部分电路设计 13 3. 7 比较器部分电路设计 13 第4章 程序部分设计 15 4. 1 自动铃音检测及摘机部分程序设计 15 4. 2 按键检测部分程序设计 15 4. 3 按键控制程序设计 16 4. 4 密码读取、写入及验证部分程序设计 16 4. 5 电机控制程序设计 16 4. 6 舵机控制程序设计 17 结论 19 参考文献 20 致谢 21 附录1 22 附录2 26 附录3 39 附录4 40 第1章绪论 1.1 课题背景 当今社会的飞速发展，科技的极大进步，人们的生活方式已经有了很大的不同。从前是一有空就会呆在家里与家人共天伦，和左邻右舍一齐吃下饭，聊下家常。但是现在时代变了，人们的生活方式变得忙碌而又紧张，人们待在家的时间越来越少，特别是工薪一族，他们经常是过着早出晚归的生活。而当中有很大的一部分人，为了缓解生活的压力，在自己的家中饲养了宠物。而养宠物当中，有很大一部分人养的就是小猫和小狗。因此问题就出现了，有很多的家庭因为早出晚归的问题，宠物放于家中就无法管理。例如早上如果起床匆忙，又或者中午无人在家的时候，宠物就无人管理，无人喂食，这使得宠物可能会饿倒。对于爱宠一族来说是很不忍心看到的。如果早上就准备好了宠物的食物，宠物又可能会因此早上和吃得不平均而出现饱一顿，饿一顿的状况。如果专门请人进行宠物的照看，费用也是一笔比较大的开支。更重要的是当无人在家的时候，家中的人无法了解宠物的状况。会令到一些深爱自己宠物的主人感到相当地担心。 所以，结合了当今视频电话通信技术的便捷性、安全性与稳定性，以及电子技术的发展能力，就萌生了设计制作一个家庭宠物喂养机器人的想法，以解决爱宠人士的这一大难题。 1.2 家庭宠物喂养机器人的发展概况 1.2.1 国内研究发展概况 国内关于家庭宠物喂养机器人的研究已经有了初步的发展。在2007年深圳先进技术研究院[1]。 1.2.2 国外研究发展概况 在国外，关于家庭宠物机器人的研究在很早也已经有了。例如在美国，微软公司的一名叫做Jordan Correa的员工制作了一台名为“DarwinBot”的宠物监护机器人，这台机器人利用了Robotics Developer Studio和Kinect的技术，使得Jordan Correa能够在其工作的地方远程控制机器人，完成对其宠物狗的监视、喂养、交流以及玩耍的目的[2]。 同时国外也有使用手机短信及互联网进行远程控制的投喂器，人们只需要通过手机按动手机上的一个按钮就能完成远程投喂动作。 1.3 本设计方案的确立 1.3.1 机械部分的设计方案 机械结构的设计包括有几部分，分别是行进机构的设计，投喂机构的设计，头部机构的设计，手部机构的设计等。 因为是用于家庭的环境中，所以要求机器人要具有一定的稳定性，同时为了能够翻越家中的门槛，阶梯，以及行走于柔软的地毯环境中，经对比可以知道，普通轮式机构的转向欠佳，难以跨域稍微高一点的障碍物。而仿生物结构的足部在有宠物的环境下会显得不可靠，可能会使宠物发生意外。而履带结构能够很好地适应各种的地形环境，同时其平稳性也比较高，所以初定起行进的方式为履带驱动式。 投喂机构的设计，因为设定的宠物类型为小型犬或猫，其主要的粮食为颗粒状的狗粮或猫粮，体积，外形尺寸较小。所以设计的结构为料筒装料，利用底部的送料口开关组合自然落料的方式进行投喂。 头部机构主要是用于夹持用于监视的手机，通过摄像头进行监控宠物的状态。其要求能够在两个自由度方向上进行转动，达到水平的旋转与上下摆动的目的。所以初步设想利用舵机进行控制，实现目的。 手部机构也是利用舵机来实现，达到在两个自由度上的动作,以及夹持的目的。 1.3.2 控制部分的设计方案 控制部分，根据项目要求，主要分为四个部分，单片机最小系统控