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计算机科学与技术专业六足爬行机器人控制系统设计.doc
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计算机科学与技术专业六足爬行机器人控制系统设计.doc
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目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
1 绪论 1
11 课题研究的背景及意义 1
12 机器人概述 1
com 机器人的定义 1
com 移动机器人 2
com 仿生机器人的简述 4
13 国内外的研究状况 4
com 究动态 4
com 器人研究动态 5
1 4 本章小结 6
2 六足爬行机器人步态规划 7
2 1 仿生学原理与步态生成 7
2 2 本章小结 8
3 六足爬行机器人硬件控制系统设计 9
3 1 舵机的应用 9
3 1 1 舵机的类型及安装 9
3 1 2 舵机的构造 10
3 1 3 舵机的控制方法 11
3 1 4 舵机的工作原理 12
3 2 伺服电机驱动电路的选择 14
3 3 PC 控制舵机 15
3 4 本章小结 17
4 六足爬行机器人系统软件开发 17
4 1 开发工具 18
4 2 系统软件控制对象的控制原理 18
4 2 1 伺服电机控制原理 18
4 2 2 mini USB 32 伺服电机控制器工作原理 19
4 3 系统软件的开发 20
4 3 1 MSComm 控件属性设置 21
4 3 2 控制软件程序设计 22
4 4 本章小结 23
结论与展望 24
毕业设计工作总结 25
致 谢 26
参考文献 27
附 录 28
摘 要
随着社会的进步和科学的发展机器人产品在人们的工作环境中发挥着越来
越重要的作用机器人也就成为目前国内外研究的热点课题六足爬行机器人作为
机器人的一个分支其运动具有较强的稳定性故而在军事运输天文探测等领域就
具有重要的意义因此在国内外六足机器人均得到了广泛研究本文研究的六足爬
行机器人硬件系统主要是利用舵机软件系统是利用 visual basic 实现两者通过
visual basic 的 MSComm 控件实现串口通信两者都具有运行简单操作方便的功能
因而能容易的达到预期目标最后对本文的工作做了总结指出了工作的成果及意
义并对今后的进一步工作进行了展望
关键词 六足爬行机器 visual basic 串口通信舵机
THE CONTROL SYSTEM DESIGN OF
HEXAPOD CRAWLED ROBOTS
ABSTRACT
Along with the progress of the society and the development of science
robot products play an increasingly important role in peoples work
environment At home and abroad robots have become the hot topic As a branch
of the robot the movement of hexapod crawled robots has strong stability
so it has an important meaning in military transport astronomical
detection and so on and it also has been widely applied In the paper its
hardware system is mainly using the steering gear and the software system
is realized by visual basic They realize serial communication through the
MSComm control realization of visual basic They all have operation simple
convenient operation function and can therefore easy to reach expected
objectivesFinally the paper summarizes the achievements points out the
work and significance and the further work for the future was prospected
KEY WORDS hexapod crawled robotsvisual basic serial
communicationteering gear
1 绪论
11 课题研究的背景及意义
机器人技术集机械电子计算机材料传感器智能控制等多种技术于一体代表
了机电一体化技术的核心成就目前许多国家都投入大量的人力物力对它的基础
理论和应用技术进行了广泛的研究机器人技术水平的高低和应用成就在一定程
度上体现了一个国家科技发展水平的高低它的应用在很大程度上可以促进工业
基础特别是装备制造业技术水平和能力的提高
近年来随着人类对在复杂环境中既具备高移动能力又具高可靠性且易于扩
展的移动平台日益迫切的需求有相当多的研究探讨两足至多足机器人的应用过
去两足机器人多为轮型机构系统其运动局限于二维平面无法克服许多困难山区
崎岖的地形[1]因此人类开始思考创造类似人类昆虫动物等运动模式的仿生爬行
机器人
仿生六足爬行机器人是一种基于仿生学原理研制开发的新型足式机器人[2]
与传统的轮式或履带式机器人相比足式机器人自由度多可变性大结构复杂控制
繁琐但其在运动特性方面具有独特的优点首先是足式机器人具有较好的机动性
对不平地面的适应能力十分突出由于其立足点是离散的与地面的接触面积较小
因而可以在可能达到的地面上选择最优支撑点从而能够相对容易地通过松软地
面 如沼泽和沙漠 以及跨越比较大的障碍 如沟坎台阶等 其次是足式机器人的运
动系统可以实现主动隔振允许机身运动轨迹与足运动轨迹解藕尽管地面高低不
平机身的运动仍可到相当平稳再次是在不平地面和松软地面上的行进速度较高
而能耗较少正是由于上述特点足式机器人正日益成为机器人技术领域的研究热
点
12 机器人概述
com 机器人的定义
1 美国机器人协会 RIA 定义一种用于移动各种材料零件工具或专用装置通
过可变程序动作来执行种种任务并具有编程能力的多功能机械手
2 日本工业机器人协会 JIRA 的定义一种装备有记忆装置和末端执行器
end-effecter 的能够转动并通过自动完成各种移动来代替人类劳动的通用机器
3 国际标准化组织 ISO 的定义机器人是一种自动的位置可控的具有编程能
力的多功能机械手这种机械手具有几个轴能够借助于可变程序操作来处理各种
材料零件工具和专用装置以执行种种任务
4 我国机器人的定义机器人是一种自动化的机器所不同的是它具备一些与
人或生物相似的智能能力如感知能力规划能力动作能力协同能力等是一种具有
高度灵活性的自动化机器
各个国家和标准化组织对机器人的定义各不相同这主要是因为机器人技术
的不断发展和涉及到了人的概念由此机器人的定义不再局限于技术科学而且涉
及到了哲学就使对机器人的定义产生了不同的理解
欧美国家认为机器人应该是由计算机控制的通过编排程序具有可以变更的
多功能的自动机械但是日本不同意这种说法日本人认为机器人就是任何高级的
自动机械这就把那种尚需一个人操纵的机械手包括进去了因此很多日本人概念
中的机器人并不是欧美人所定义的现在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
机器人能力的评价标准包括智能特指感觉和感知指记忆运算比较鉴别判断
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