哈工大机械创新设计结题报告.doc

编号：2013-S41 机电工程学院大二年度 基于项目学习的机械创新设计大赛 结题报告书 项目名称： 多功能收作业机器人 项目负责人： 学号： 联系电话： 电子邮箱： 院系及专业： 机电学院工业工程专业 指导教师： 职称： 联系电话： 电子邮箱： 院系及专业： 机电学院机械电子工程专业 哈尔滨工业大学机电工程学院制表 填表日期： 2013年10月26日 项目名称： 多功能收作业机器人 一、课题组成员：（包括项目负责人、按顺序） 姓名 性别 专业方向 班级 学号 本人签字 二、指导教师意见： 签 名： 年 月 日 三、院评审委员会意见： 评审主任签名（或盖章 ）： 年 月 日 四、项目研究结题报告 1、课题背景 第六届全国大学生机械创新设计大赛的主题为“幻·梦课堂”，内容为“教室用设备和教具的设计与制作”。我们根据对日常课堂教学和学习情况平常老师收作业工作量大，考试收发试卷时教师注意力难以集中（收发试卷的同时，需要监控考场秩序）设计制作（简称机器人）收作业试卷和清点数目功能功能是现代生产技术中的重要组成部分，被应用生产生活中的各个领域清点参照的工作原理在现实生活中广泛应用。本便是将这两部分巧妙组合起来，以实现自动试卷及清点数目的功能减轻工作量 在平时上课过程中我们发现老师收作业工作量大，考试收发试卷时教师注意力难以集中（收发试卷的同时，需要监控考场秩序）设计制作（简称机器人）收作业试卷和清点数目功能 2.产品设计方案 (1)功能设计 机器人功能设计思路框图如下： 概述：运动部分：通过单片机设计程序，利用光电开关可以实现让小车巡线运动及在固定位置停下的功能。计数部分：投放作业时，作业遮挡光电开关，光电开关对其作出反应，实现计数的功能。两种功能相组合最终实现收作业机器人巡线运动和计数的综合功能。 电路设计原理图如下： 电源模块：由于小车电机使用8.2V供电，其他模块都在5V电压下工作，所以整个系统采用一块8.2V电池供电。将8.2V电压经过LM2940稳压后得到5V电压。模块中电容用于滤波，排针接口用于方便临时添加的需要和便于用万用表检查BUG。 传感器模块：首先由红外发光管发射红外光照射地面，红外接收管根据地面吸收红外光的程度而体现出不同的阻值，从而获取地面黑线信息。得到的模拟信号经过LM393比较器做二值化处理，其比较电压阀值由从电位器得到的电压设置和调节（比如传感器返回电压3.3V大于比较器比较电压2.5V则比较器输出其供电电压5V，反之则输出0V）。 电机驱动模块：外部由单片机送过来的信号IN1、IN2（PWM信号）控制电机A 的方向和转速，同理IN3、IN4控制电机B。后端续流二极管1N5819用于防止电机反向电动势对芯片造成破坏。 单片机模块：作为中心控制器，用11.0592MHz晶振提供时钟频率，通过I/O口P0口检测测传感器数值，记录所收作业份数，并提供两个电机的控制PWM信号，以此控制机器人的行走。 结构设计 ①底盘部分：三轮车，其中二轮驱动，另外一个为万向轮，可以有效的实现收作业机器人寻线行走及定位的功能，其中在底盘上安装红外线传感器，同时电路板上装载程序，红外线传感器接收地面光强信息并将其反馈给单片机，单片机按预定程序输出高低电压，控制电机转动，实现收作业机器人巡线行走以及在固定位置停下等功能。等待学生将作业投放到箱子中。 ②箱体部分：箱体部分与邮筒的结构相似，可以将作业本平稳的放入，箱体外部投放口处安装一个平台，方便试卷的投放。因为箱体尺寸大小适当所以作业本在滑下后会整齐的落在架上。箱体结构设有门体结构，老师可以在收作业机器人收完作业后，打开箱子的门，从箱体结构中取出作业。投掷作业的箱体口同时有感光装置，实现计数的功能。 实物制作 机器人制作所需的零件由两部分组成：一类是自己加工的零件，另一类是按规格购买的零件各零件明细如图所示： 结构名称 型号 数目 规格 底盘 5mm亚克力板 1个 360*310(mm) 自制