机器人中舵机应用原理毕业论文.docVIP

北京联合大学 毕业设计 引 言 机器人是上个世纪中叶迅速发展起来的高新技术密集的机电一体化产品，在发达国家，工业机器人已经得到广泛的应用。随着科学技术的发展，机器人的应用范围也日益扩大，遍及工业、国防、宇宙空间、海洋开发、医疗康复等领域。进入21世纪，人们已经越来越亲身地感受到机器人的深入生产，深入生活，深入社会的坚实步伐。 机器人技术在不断发展提高，机器人系统中的驱动装置也在不断更新，用以满足更高的控制要求。舵机就是在机器人驱动装置发展中诞生的新型驱动装置。 本次毕业设计用实验检测的方法对舵机电路的工作原理进行了研究分析，用单片机实现了对舵机的控制，概述了程序控制思路，并提出了一种单片机对舵机的闭环控制方式，并根据提出的闭环控制思路进行了闭环控制系统的设计并对控制系统做了相应的实验。 1、概述 1.1机器人的定义及应用环境 机器人是能自动执行工作的机器装置。既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据人工智能技术制定的原则行动。它的任务是协助或取代人类的一些工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。 国际上对机器人的概念已经逐渐趋近一致。一般说来，人们都可以接受这种说法，即机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器，是一种可编程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机；或是为了执行不同的任务而具有可改变和可编程动作的专门系统。” 机器人的产生是一个科学技术发展的综合结果，也是生产力发展的必然结果，人们总是期待有种机器能够代替我们去从事复杂和繁重的体力劳动，社会的发展总是需要进行大批量的生产制造，需要不断的提高生产效率，可以说机器人是为了满足我们的发展需要而创造出来的。而后发展的各种各样的机器人也是由于人类的需要所设计的，随着人们需求角度的增加，各种各样的机器人还会在今后问世。 我国的机器人专家从应用环境出发，将机器人分为两大类，即工业机器人和特种机器人。工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。而特种机器人则是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人，包括：服务机器人、水下机器人、娱乐机器人、军用机器人、农业机器人等。 1.2机器人系统组成 机器人的所有部件够成了一个整体的运行系统，该系统由执行机构、驱动装置、检测装置、控制系统和复杂机械等组成。 机器人的系统组成如图1： 图1 机器人系统组成图 执行机构一般为机器人本体，各种机器人的执行机构各不相同，最平常的为移动装置和机械臂等。对于正在飞速发展的拟人化机器人而言，常将机器人本体的有关部位分别称为基座、腰部、臂部、腕部、手部和行走部等。 驱动装置是驱使执行机构运动的机构，按照控制系统发出的指令信号，借助于控制电路使机器人进行动作。它输入的是电信号，输出的是线、角位移量。机器人使用的驱动装置主要是电力驱动装置，如步进电机、伺服电机等，此外也有采用液压、气动等驱动装置。 检测装置的作用是实时检测机器人的运动及工作情况，根据需要反馈给控制系统，与设定信息进行比较后，对执行机构进行调整，以保证机器人的动作符合预定的要求。 控制系统为微型计算机控制，实现机器人的运行。控制系统就相当于机器人的大脑，机器人的所有动作，都是根据控制系统发出的指令完成的。 1.3机器人技术的发展方向 机器人技术随着科技的发展在不断提高，不断更新，未来机器人技术的发展方向要从以下几个方面讲。 首先是软件及其控制方式，也就是机器人的大脑。现在多数机器人都是有固定的程序，将来的机器人要有自己学习的能力以及对环境的感知能力，使其更具人性化，好的控制方式可以提高机器人的工作特性，使执行机构的运动更加合理。对机器人的控制常见的方法有独立PID控制、模糊自适应控制、反演控制、滑模控制、自适应鲁棒控制等，这些都是靠软件程序实现。根据不同的机器人不同的驱动装置，机器人的控制方式也不相同，随着机器人技术的发展，新型的控制方式也会不断出现，但目的都是使机器人工作更智能、更稳定，响应速度更快，更好的满足控制特性要求。而对于控制方式这个方向的发展有很多的可能，人工智能、神经网络等都属于其技术发展方向，以后会有很多新的理念和科技出现。 其次是硬件，也就是机器人的身体。很多人认为长得像人的才是机器人，实际上世界上大多数的机器人都不是人形的。由于现今技术的限制，机器人还不够灵活，本身的限制还很多。将来生物芯片、新的电机和电池技术会让机器人更加灵活，处理事务更快，控制更加精准。 从重要性上来讲，还是软件控制方法的制约比较大，要想真的实现可以自主学习的机器人，人类还要走很久的路。所以总的来说，机器人的发展方向是向更加智能，更加灵活，更加有自主学习和对环境的感知能力。 2、机器人中的驱动装置—舵机 随着机器