關(guān)鍵詞機(jī)器人[設(shè)計(jì)[辦法
北京工業(yè)設(shè)計(jì)公司,北京產(chǎn)品設(shè)計(jì)公司,北京產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì),產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)公司,機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),北京工業(yè)設(shè)計(jì),北京產(chǎn)品設(shè)計(jì),醫(yī)療產(chǎn)品設(shè)計(jì),北京EMC產(chǎn)品設(shè)計(jì),醫(yī)療產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),醫(yī)療產(chǎn)品機(jī)械設(shè)計(jì),消費(fèi)類產(chǎn)品設(shè)計(jì)
1.前言
縱觀人類的開展史，工具的進(jìn)步才干帶動(dòng)人類的文化，往常設(shè)計(jì)朝著智能化的方向在開展，機(jī)器人就是人類在開展智能化過(guò)程洪重要的產(chǎn)物，因而機(jī)器人常用的設(shè)計(jì)辦法是設(shè)計(jì)師們必備的工具。
2.控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)不時(shí)開展的背景之下，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)所觸及到的重膂力勞動(dòng)量不時(shí)提升。當(dāng)中局部勞動(dòng)任務(wù)的完成單單依托人力是很難完成的。而為了良好的完成工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的相關(guān)消費(fèi)作業(yè)任務(wù)。就需求經(jīng)過(guò)對(duì)機(jī)器人安裝的研討與應(yīng)用來(lái)完成機(jī)器人控制系統(tǒng)的硬件局部主要由5個(gè)模塊組成：控制模塊、循跡模塊、避障模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、電源模塊。
（1）控制系統(tǒng)模塊。ATmega128為基于AVR+RISC構(gòu)造的8位低功耗CMOS微處置器，運(yùn)算速度快，具有多路PWM輸出，可將測(cè)速、避障等電路產(chǎn)生的輸入信號(hào)停止處置，并輸出控制信號(hào)給驅(qū)動(dòng)放大電路，從而控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，此方式產(chǎn)生的PWM信號(hào)比用定時(shí)器中綴產(chǎn)生的PWM信號(hào)實(shí)時(shí)性更好，而且不會(huì)占用系統(tǒng)的定時(shí)器資源。
（2）循跡模塊。循跡是指小車在競(jìng)賽場(chǎng)地上循白色引導(dǎo)線線行走，循跡模塊的原理圖如圖2所示。循跡模塊采用灰度傳感器，發(fā)射管為普通LED燈，接納管為光敏三極管3DU33。工作原理為：不同顏色的物體對(duì)LED發(fā)射光反射不同的亮度，光敏三極管3DU33接納這些不同亮度的光線，就會(huì)呈現(xiàn)不同的電壓Vx。Vx輸入到比擬器LM339的同相端，并與電位器設(shè)定的電壓V0相比擬，當(dāng)Vx>V0時(shí)，比擬器輸出高電平，當(dāng)Vx循跡機(jī)器人前后兩端均是由7個(gè)灰度傳感器組成的循跡模塊。
其中，中間三個(gè)灰度傳感器起巡線的作用，兩端的灰度傳感器起探測(cè)彎道作用，剩下兩個(gè)灰度傳感器交替停止巡線和探測(cè)彎道。實(shí)考證明，這樣的灰度傳感器的布置圖，機(jī)器人循跡的效果好，且“性價(jià)比”十分高。
（3）避障模塊。避障模塊主要運(yùn)用的是紅外發(fā)射接納傳感器，當(dāng)紅外感應(yīng)避障模塊靠近物體時(shí)，輸出低電平信號(hào)[當(dāng)沒(méi)有感應(yīng)到物體時(shí)，輸出高電平信號(hào)。將該信號(hào)線接入到單片機(jī)的控制端口，控制程序就能起到探測(cè)障礙物的作用，當(dāng)在機(jī)器人行進(jìn)的途徑上就能夠發(fā)現(xiàn)有障礙物并及時(shí)避開繞行。
（4）驅(qū)動(dòng)模塊。循跡避障機(jī)器人請(qǐng)求行走靈敏、反響快速，因而請(qǐng)求驅(qū)動(dòng)電機(jī)具有“轉(zhuǎn)速快、制動(dòng)及時(shí)”等特性。我們?cè)O(shè)計(jì)制造的循跡避障機(jī)器人采用中鳴公司的JMP-BE-3508I驅(qū)動(dòng)板模塊，其輸入電壓為11V到24V，最大輸出電流為20A，滿足快速行進(jìn)、制動(dòng)、轉(zhuǎn)彎的請(qǐng)求。并且電機(jī)速度到達(dá)500rpm，堵轉(zhuǎn)力矩為8KG.CM，具有很強(qiáng)的剎車功用。應(yīng)用單片機(jī)的四路PWM輸出信號(hào)，分別控制四個(gè)輪子的轉(zhuǎn)速。并采用“四輪驅(qū)動(dòng)”、“差速轉(zhuǎn)彎”的方式完成機(jī)器人的行進(jìn)、后退與轉(zhuǎn)彎。
（5）電源模塊。循跡機(jī)器人的電源模塊主要完成以下三大功用：①穩(wěn)定輸出5V工作電壓。故我們?cè)O(shè)計(jì)制造的電源模塊以7805芯片為中心，把輸入電壓截止到5V。②提供足夠的電流。7805芯片最大輸出電流為1.5A，而循跡機(jī)器人需求較大電流，所以我們運(yùn)用了兩片7805芯片分別對(duì)控制系統(tǒng)和外部設(shè)備停止供電。③濾波。在7805芯片的輸入、輸出端分別并聯(lián)104貼片電容和10μF的電解電容，過(guò)濾高頻、低頻信號(hào)。
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3.軟硬件模塊開發(fā)流程和界面程序
（1）圖像處置模塊：照相機(jī)實(shí)時(shí)捕捉圖像，處置轉(zhuǎn)化后和初始圖像停止處置比擬，找出圖像中差別的位置經(jīng)過(guò)TCP傳輸。
（2）TCP通訊模塊：視覺(jué)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)以太網(wǎng)銜接貝加萊控制器，控制器能夠作客戶機(jī)或效勞器實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，：定義構(gòu)造體用于視覺(jué)系統(tǒng)傳輸位姿給機(jī)器人和機(jī)器人實(shí)時(shí)反應(yīng)位姿和信號(hào)狀態(tài)數(shù)據(jù)給視覺(jué)系統(tǒng)。
（3）位置轉(zhuǎn)換模塊：把視覺(jué)系統(tǒng)的位姿轉(zhuǎn)換為機(jī)器人的位姿傳輸給機(jī)器人，控制機(jī)器人運(yùn)轉(zhuǎn)。
（4）軌跡規(guī)劃模塊：停止運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃和速度規(guī)劃，依據(jù)機(jī)器人當(dāng)前的位置和目的位置，選擇最優(yōu)的運(yùn)動(dòng)軌跡（直線、圓弧、不規(guī)則曲線等運(yùn)動(dòng)軌跡），然后對(duì)軌跡、速度停止插補(bǔ)，插補(bǔ)值調(diào)用機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)算法計(jì)算軌跡的牢靠性，再把實(shí)時(shí)插補(bǔ)的位置、速度傳送給運(yùn)動(dòng)控制模塊。
（5）運(yùn)動(dòng)控制模塊：依據(jù)實(shí)時(shí)插補(bǔ)的值分離加速度、加加速度等控制參數(shù)給驅(qū)動(dòng)器。
（6）伺服模塊：依據(jù)控制器所發(fā)送數(shù)據(jù)，分離各伺服控制參數(shù)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)以最快響應(yīng)和速度運(yùn)轉(zhuǎn)到各個(gè)位置。
4.機(jī)器人精度標(biāo)定和視覺(jué)軟件處置
4.1精度標(biāo)定
精度的標(biāo)定包括機(jī)器人精度標(biāo)定+和機(jī)器人相關(guān)于視覺(jué)照相機(jī)位置標(biāo)定+。機(jī)器人運(yùn)動(dòng)前，需求用激光跟蹤儀標(biāo)定精確各軸桿長(zhǎng)、零點(diǎn)、減速比、耦合比等機(jī)械參數(shù)，給運(yùn)動(dòng)學(xué)、控制器系統(tǒng)，機(jī)器人才干按理論軌跡運(yùn)轉(zhuǎn)精確。行到指定點(diǎn)。+經(jīng)過(guò)三點(diǎn)法、六點(diǎn)法標(biāo)定機(jī)器人相關(guān)于視覺(jué)照相機(jī)的X、Y、Z方向間隔給位置轉(zhuǎn)化模塊，肯定機(jī)器人坐標(biāo)系相關(guān)于照相機(jī)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)化關(guān)系。
4.2視覺(jué)處置軟件
包括固定視覺(jué)系統(tǒng)標(biāo)定模塊和挪動(dòng)視覺(jué)系統(tǒng)標(biāo)定模塊+。視覺(jué)系統(tǒng)裝置在固定位置相當(dāng)于給機(jī)器人樹立照相機(jī)一個(gè)用戶坐標(biāo)系，此模塊用于運(yùn)算機(jī)器人和固定視覺(jué)系統(tǒng)之間位姿轉(zhuǎn)換關(guān)系。視覺(jué)系統(tǒng)裝置在機(jī)器人末端法蘭位姿相當(dāng)于給機(jī)器人樹立照相機(jī)一個(gè)工具坐標(biāo)系，隨著機(jī)器人運(yùn)動(dòng)而實(shí)時(shí)改動(dòng)位置，此模塊用于運(yùn)算機(jī)器人和動(dòng)態(tài)視覺(jué)系統(tǒng)之間位姿轉(zhuǎn)換關(guān)系。+實(shí)時(shí)處置傳輸機(jī)器人、視覺(jué)系統(tǒng)和以太網(wǎng)的運(yùn)轉(zhuǎn)通訊狀態(tài)以及出錯(cuò)狀態(tài)處置。
4.3人機(jī)界面設(shè)計(jì)及完成
當(dāng)機(jī)器人呈現(xiàn)毛病，不能自動(dòng)挪動(dòng)位置時(shí)，比方碰到硬件限位或呈現(xiàn)碰撞現(xiàn)象時(shí)，此時(shí)能夠進(jìn)動(dòng)手動(dòng)頁(yè)面，選擇機(jī)器人操作，挪動(dòng)機(jī)器人到指定位置。關(guān)于新建碼垛工藝線，需求配置系統(tǒng)參數(shù)、位置信息、以及產(chǎn)品參數(shù)，等必要的信息。碼垛數(shù)據(jù)編輯與創(chuàng)立的功用，產(chǎn)品掩蓋了袋子、箱子，以及可變數(shù)量抓取的功用。能夠添加產(chǎn)品數(shù)量，改動(dòng)產(chǎn)品方向，單步數(shù)量修正，產(chǎn)品位置挪動(dòng)以及旋轉(zhuǎn)等設(shè)置。本頁(yè)面中，示例生成了每層五包的袋裝產(chǎn)品，編號(hào)從1到5，能夠經(jīng)過(guò)調(diào)整編號(hào)的次第，到達(dá)改動(dòng)產(chǎn)品的實(shí)踐碼垛次第。
5.完畢語(yǔ)
總之，在停止機(jī)器人的設(shè)計(jì)過(guò)程中，要依據(jù)設(shè)計(jì)的用處停止針對(duì)性的設(shè)計(jì)，關(guān)于設(shè)計(jì)過(guò)程中呈現(xiàn)的問(wèn)題要及時(shí)的采用上述的思想辦法停止處理，隨著機(jī)器智能化的推行，無(wú)疑機(jī)器人的設(shè)計(jì)在將來(lái)會(huì)有更寬廣的天空。
注：如果侵犯了您得權(quán)益，請(qǐng)告訴我們，我們會(huì)及時(shí)處理。
