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agv无人车设计实现方法
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2009-10-09
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无人搬运车(Automated Guided Vehicle,简称AGV),指装备有电磁或光学等自动导引装置,能够沿规定的导引路径行驶,具有安全保护以及各种移载功能的运输车,工业应用中不需驾驶员的搬运车,以可充电之蓄电池为其动力来源。一般可透过电脑来控制其行进路线以及行为,或利用电磁轨道(electromagnetic path-following system)来设立其行进路线,电磁轨道黏贴於地板上,无人搬运车则依循电磁轨道所带来的讯息进行移动与动作。
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USTB 机器人的电控技术总结
1 自动机器人(无忌)的电气控制设计..........................................1
1.1 整体设计思路................................................................................................................................1
1.1.1 控制思路和控制结构的设计.............................................................................................1
1.1.2 控制协议的设计.................................................................................................................2
1.1.3 硬件设计.............................................................................................................................2
1.1.4 软件的设计.........................................................................................................................3
1.2 控制思路的设计............................................................................................................................3
1.3 控制硬件的设计............................................................................................................................6
1.3.1 计算机系统的设计.............................................................................................................6
1.3.2 控制驱动的设计.................................................................................................................8
1.3.3 键盘扫描和信息处理模块的设计...................................................................................11
1.4 软件设计......................................................................................................................................12
1.4.1 PC 机的控制程序.............................................................................................................12
1.4.2 16 位单片机的控制程序..................................................................................................13
1.4.3 下位机程序.......................................................................................................................13
2 小礼品机器人的电气控制设计..................................................15
2.1 硬件的选型..................................................................................................................................15
2.1.1 电机的选择.......................................................................................................................15
2.1.2 驱动器的选择...................................................................................................................16
2.1.3 控制器的选择...................................................................................................................18
2.2 基本控制的实现..........................................................................................................................18
2.3.1 稳压器件的选择和使用...................................................................................................25
2.3.2 传感器信号输入通道.......................................................................................................27
2.3.3 执行机构控制及驱动电路...............................................................................................29
2.3.4 手臂翻转机构位置的闭环控制.......................................................................................35
2.3.5 行走步进电机的接口电路...............................................................................................36
2.3.6 矩阵扫描式键盘及数码管显示电路...............................................................................37
2.3.7 用光电传感器实现白线检测...........................................................................................38
2.3 机器人的软件组成......................................................................................................................44
2.3.1 主控制器的软件组成.......................................................................................................44
2.3.2 从控制器的软件组成.......................................................................................................44
2.3.3 部分子程序的结构介绍...................................................................................................45
3 大礼品机器人的电气控制设计..................................................57
3.1 PID 控制算法...............................................................................................................................57
3.1.1 经典 PID 控制算法...........................................................................................................57
3.1.2 数字 PID 控制算法的改进...............................................................................................59
MEI studio
- I -
USTB 机器人的电控技术总结
3.1.3 常用的 PI 控制算法..........................................................................................................62
3.1.4 PI 参数的整定方法...........................................................................................................62
3.2 数字 PID 控制硬件组成..............................................................................................................64
3.2.1 光学编码器的简单原理...................................................................................................64
3.3 PI 控制器的软件设计..................................................................................................................66
3.3.1 操作理论...........................................................................................................................66
3.3.2 操作指令...........................................................................................................................69
3.3.3 PI 控制器的软件设计注意事项......................................................................................71
3.4 大礼品机器人电控设计..............................................................................................................72
3.4.1 总体设计...........................................................................................................................72
3.4.2 主机对 PI 控制器的运动控制..........................................................................................73
3.4.3 主机对机器人动作的控制...............................................................................................74
3.4.4 鹊桥止卡...........................................................................................................................75
3.4.5 键盘控制接口...................................................................................................................78
3.4.6 其它...................................................................................................................................78
4 人工机器人的电气控制设计.....................................................79
4.1 人工机器人整体设计思路..........................................................................................................79
4.2 人工机器人操作手柄的设计思路..............................................................................................81
4.2.1 操作手柄方案一的设计...................................................................................................81
4.2.2 操作手柄方案二的设计...................................................................................................84
4. 3 接收控制板的设计.....................................................................................................................92
4.3.1 器件及原理介绍...............................................................................................................92
4.3.1 直流电机的驱动电路.......................................................................................................97
4.3.1 过流保护的思想.............................................................................................................103
4. 3.2 电源监测及 CPU 监控电路的设计..............................................................................106
4.4 程序的编写................................................................................................................................112
4.4.1 方案一的手柄程序设计.................................................................................................112
4.4.2 方案二的手柄程序设计.................................................................................................113
4.4.3 接收控制板的程序设计.................................................................................................118
4.5 几点经验与教训........................................................................................................................119
4.5.1 整个系统方案的选择。.................................................................................................119
4.5.2 PWM 驱动电路光耦的选择...........................................................................................119
4.5.3 MOSFET 的选择............................................................................................................122
4.5.4 继电器的选择.................................................................................................................122
4.5.5 PCB 板的一些设计经验................................................................................................123
5 其他相关技术......................................................................126
5.1 伺服器(舵机)........................................................................................................................126
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- II -
USTB 机器人的电控技术总结
5.1.1 伺服器方案的提出.........................................................................................................126
5.1.2 伺服器的控制原理.........................................................................................................127
5.1.3 伺服器的实际安装和应用.............................................................................................132
5.1.4 伺服器的输入信号.........................................................................................................132
5.2 电阻丝作熔断器........................................................................................................................138
MEI studio
- III -
USTB 机器人的电控技术总结
1 自动机器人(无忌)的电气控制设计
我们从整体上考虑,我们需要有一个机器人群体,一个可以组合、可以配合的
机器人团队,再加上一些限制条件,我们基本上得到了这样的结论:我们要有自动
机器人:在自动区内的灵活性要大的,有一定的智能,能够处理一些其他机器人处
理不了的情况。人工机器人:在人工区工作的机器人,因为由人工控制,所以它的
灵活性要大很多,主要取决于机械性能和操作手的熟练程度。冲中机器人:主要负
责最高的 3m 篮,目的是以最快的速度占领制高点,因为那是取胜的关键所在。干
扰机器人:配合其他机器人工作的机器人,目的主要是用来阻碍别人的前进,给自
己的队伍赢来相对多的时间。封篮机器人:因为我们必须要防止别人 CS。这样为我
们以分数,或者 CS 获胜赢得机会。
于是我们有了自己的方案,有了自己的组合,自己的参赛准则,我们开始设计
自己的机器人。
自动机器人要求有非常大的灵活性和很好的稳定性。对我们的设计工作提出了
很高的要求,于是在我们所学的范围内,和我自己所掌握的一些知识,我做了几个
方面的工作:1、控制思路和控制结构的设计。2、控制协议的设计。3、控制硬件的
设计。4、控制软件的设计。
1.1 整体设计思路
1.1.1 控制思路和控制结构的设计
控制思路,就是对机器人的控制整体的把握,在机器人控制上除了经典控制理
论为,还有很多逻辑控制,因为机器人要作出很多类似于人的判断,这些东西又被
称为“拟人控制”。这样的东西,有很多判断,只有机器人能做出相应的判断,才可
能进一步去深入了解下面怎么处理,这种判断有一定的范围和界限。不是能够像人
类这样的完美。控制结构的设计,主要是根据控制对象和控制目的,选择相应的控
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USTB 机器人的电控技术总结
制构架,控制组合。为了提高机器人的可靠性和灵活性。实现灵活性和可靠性的相
统一,我把整个控制分成了三个部分:一、上位机,PC 机部分,主要产生一些数据
信息,主要以路径信息和投球信息。二、96 控制部分,主要用来做逻辑判断和一些
控制运算,和处理部分传感器的信息。三、下位机,51 控制部分,主要作用是接收
96 发来的指令,来控制步进电机和投篮电机。传感器的处理也主要有 51 来完成。这
样的三级结构,构成了我们自动机器人的控制。
1.1.2 控制协议的设计
说是控制协议,其实是 PC 机、96 单片机、51 单片机之间的控制指令的。由于
系统较大,涉及的范围比较广泛,为了有一个统一的标准,使得各个级别之间都可
以很好的衔接起来,保证系统的稳定、可靠的工作,控制协议的设计和编写是一个
很重要的过程,因为它是准绳,没有它我们的下一步工作很难进行。
1.1.3 硬件设计
从控制思路的雏形到控制思路的完善,我们做了大量的工作,但是最终的一点
是我们必须实现我们的控制思想。硬件设计就涵盖了大量的要求:1、满足我们所需
要的计算机控制系统。2、满足我们信息采集所需要的各种接口。3、保证我们数据
传输时,传输通道的通畅。4、保证我们控制软件做小的改动的情况下,硬件部作改
动就可以满足要求,即我们硬件的通用性。5、满足我们机器人控制的所有驱动电路,
机器人控制最终针对的都是一些机械装备,他们要运动起来的所需的能量,不是计
算机系统所能提供的,必须要有外部驱动电路,驱动电路要能够可靠的工作,要有
与计算机系统可以相互连接的接口。
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- xyg69982018-03-20还不错,有点用
username2009
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