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机械电子工程专业毕业论文doc
浏览: 发布日期:2020-05-19

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  PAGE PAGE 2 标题问题:救济机器人的使用 学 院:_机器工程学院_ 专 业:_机器电子工程_ 班 级:_电机073___ 学 号: 1_ 门生姓名:_ _ 指点西席:_ 2010 年 12 月 25 日 目 录 第一部门:研讨意义与须要性……………………3-5 研讨意义 须要性 第二部门:国表里研讨近况及阐发………………5-6 外洋近况研讨 海内近况研讨 第三部门:枢纽手艺具体内容……………………6-16 1、机构 2、检测 3、掌握 参考文献……………………………………………17 第一部门:研讨意义与须要性 1、研讨意义 1、劫难归纳综合 活着界各地,因为天然灾祸、恐惧举动和各类突发变乱等缘故原由,劫难常常发作。在劫难救济中,救济职员只要十分短的工夫(约48小时)用于在坍毁的废墟中寻觅幸存者,不然发明幸存者的概率险些为零。在这类告急而伤害的情况下,救灾机械人可觉得救济职员供给协助。地动和矿难是天然界最恐怖的征象。有汗青纪录以来,地动和矿难曾经招致没法估量的财富丧失,而且夺去了千百万人的性命。仅上一世纪,所发作的地动和矿难就超越了200多万次。经常并非地动和矿难自己夺去人的性命,而是地动和矿难发作时形成修建的破坏和塌方、雪崩、海啸等造员伤亡。此中地动过程当中衡宇坍毁职员被困的状况更是很常见。因而,将具有自立智能的救灾机械人用于伤害和庞大的劫难情况下“搜刮和救援” 幸存者,是机械人学中的一个新兴而富有应战性的范畴。 2、传统的救济 传统的救济方法用野生发掘和操纵大型装备,好比:起重机、发掘机等停止发掘。 野生发掘明显事情服从较低,关于那些流血较为严峻的被困职员工夫就是性命,并且因为受损衡宇的不不变身分也会对被救职员的宁静发生要挟。 大型的机器装备在劫难发作后地形庞大而很难进入,并且大型装备发掘过程当中不不变身分较高,从而能够发生被困职员的第二次损伤。 3、救济机械人意义 救济机器人能够克制传统救济的事情服从较低、大型装备救济的不不变性,救济灵敏快速、照顾便利、对情况顺应才能强等特性,在救济事情中有主要意义。 2、须要性 救灾机械人操纵本身的长处,能疾速找到劫难遇险职员的地位,低落变乱风险性,对进步救灾服从具有严重感化,须要性详细表示为: 1、救济机械人具有灵敏性好、灵活性强的特性,有较好的爬坡和越障才能,能顺应现场林林总总的天文情况。 好比,蛇形救灾机械人能顺应任何的庞大情况,在灾区能自在活动。 2、救济机械人的探测手艺开展疾速,能疾速找到遇险职员的地位。 救济机械人操纵传感器经由过程探测遇险职员的声、体温的变革及心脏跳动的频次的信息能找到他们的地位。 其次,机械人的视频探测器(CCD摄像头)具有信息直观、能完成计较机帮助掌握等特性,能够将现场情况的图象返回到救灾中间,为进一步掌握机械人的活动标的目的,订定下一步救灾的计划供给决议计划根据。 最初,机械人还能进入受灾地区,监测变乱现场(如温度、瓦斯和有害气体的浓度)的变革,避免变乱的二次发作。 3、救济机械人具无为被困职员投放小包食物、药物和通信安装等帮助功用,能有用地削减遇险职员的伤亡人数。 因而天下上很多国度都在研制军用机械人、扫雷机械人、排爆机械人和消防机械人等伤害功课机械人。救灾机械人是机械人的一个新兴开展范畴,属于伤害功课机械人的一个分支,具有伤害功课机械人的特性,救济机械人的开展须要性是不言而喻的。 第二部门:国表里研讨近况及阐发 外洋的研讨近况 在外洋,救灾机械人开展疾速、手艺日趋成熟,并进入适用化阶段,日本、美国、英国等已开端配备利用。在劫难现场中,救灾机械人应能疾速找到幸存者的地位。日本大阪大学研制出蛇形机械人,能在上下不服的模仿废墟上行进,其顶端带有一部小型监督器,身材部位装置传感器,能够在地动后的废墟里寻觅幸存者。 美国iRobot公司研制了PackBot系列机械人,能顺应高低不服的地形情况和爬楼梯,次要施行侦查使命、寻觅幸存者、勘察化学品走漏等使命。 InuKtun公司研制了机械人MicroVGTV ,机身可变位,接纳电缆掌握,含有直视的彩色摄像头,并带有微型发话器和扬声器,可用于与压在废墟中的幸存者通话,合用于在小的孔洞和空间中施行使命。 除前面的中小型救灾机械人,微型救灾机械人也正在研讨中,美国加州大学伯克利分校研制出天下第一个苍蝇机械人,经由过程装在它脑壳上的微型传感器与微型摄像机,能够到坍毁的修建物废墟底下或其他劫难场合寻觅幸存者。 海内的研讨近况 在海内,救灾机械人的研讨方才起步,但停顿很快。 中科院沈阳主动化地点2002年研制了一种蛇形机械人,由16个单自在度枢纽模块和蛇头、蛇尾构成,在监控体系的无线掌握下可完成曲折行进、撤退退却、侧移、翻腾等多种行动,并能经由过程装置在蛇头上的微型摄像头将现场图象传回监控体系。 国防科技大学在2001年也研制了一种蛇形机械人。中国矿业大学在“211工程”的撑持下,已开端研制煤矿救灾机械人。 第三部门:枢纽手艺具体内容 1、机构 1、挪动机构 作为救灾机械人的挪动载体,必需具有以下特性:必然的挪动速率和低能耗;优良的姿势不变性和高活动精度;可以顺应林林总总的天文情况,有必然的爬坡和越障才能。 现有的救灾机械人挪动机构次要有:无肢活动(以蛇形机械报酬主) 、轮式、腿式、轮腿式和履带式等。蛇形机械人具有活动不变性好、顺应地形才能强和高的牵引力等特性,但多自在度的掌握艰难,活动速率低;轮式机械人具有构造简朴、重量轻、轮式转动磨擦阻力小和机器服从高档特性,但超出壕沟、台阶的才能差;腿式机械人具有顺应地形才能强的特性,能超出大的壕沟和台阶,其缺陷是速率慢;轮腿式机械人交融腿式机构的地形顺应才能和轮式机构的高速高效机能,其缺陷是构造相对庞大;履带式机械人地形顺应才能强,动载荷小,设想松散,其缺陷是重量大,能耗大。 比方履带式挪动机构的设想: 在卑劣事情情况、空中的不服及承载才能等身分影响下,选用履带作为传动安装。它有以下长处: (1)、它可以安稳、疾速、宁静地经由过程各类庞大路况。因为接空中积大能够减小单元面积存力,对路面的请求不高。 (2)、履带板上有斑纹并能装置履刺,以是在雨、雪、冰或上坡等路面上能紧紧地捉住空中,不会滑转。 (3)、引诱轮中间地位较高,以是经由过程壕沟、垂壁的才能较强。 综合上述,对一救济机械人履带阐发以下: 普通机构越重,请求的履带构造越巩固,我们机构的履带在低于100千克的承重下能优良的事情。重量在大于100千克时,就需求利用更巩固的履带,如图3.1所示以免压力不敷时履带不克不及拉直大概在驱动轮上打滑。重量超越100千克时,则需求利用更巩固的履带,像齿轮带等。本机构对路面请求不是太高;并且重量在100千克阁下。因为思索路面不服增长磨擦力等身分,以是挑选带斑纹的软性链式橡胶履带。 图3.1履带的松边和紧边 本机构的履带有三个必备组件:驱动链轮、空转链轮、履带。如图3.2所示,驱动链轮毗连着机构的驱动安装(即就是驱动轮),空转链轮与驱动链轮看起来一样,不外它的感化仅仅是扭转,使履带张紧。 图3.2 机构履带总构造图 当履带不敷紧贴空中时,与路面存在间隙。需求加载载重轮。载重轮将有助于将机构的重心转移到履带上,使履带紧贴空中。最幸亏给定的空间里利用尽能够多的载重轮,但详细的利用量还要思索对牵引力的影响,本设想机构有2个载重轮较为适宜。 2、机器手 机器手次要由施行机构、驱动体系、掌握体系和地位检测安装等构成。在PLC法式掌握的前提下,接纳液压传动方法来完成施行机构的响应部位发作划定请求的、有次第、有活动轨迹,有必然速率和工夫的行动。同时掌握体系的信息对施行机构收回指令,须要时可对机器手的行动停止监督,当行动有毛病或发作毛病时即收回报警旌旗灯号。地位检测安装随时将施行机构的实践地位反应给掌握体系,并与设定的地位停止比力,然后经由过程掌握体系停止调解,从而使施行机构以必然的精度到达设定地位.。 机器手的团体机器构造如图3.3所示: 图3.3 机器手的团体机器构造 2、检测 1、检测避障电路 ? 避障部门接纳光电开关,将其安顿在机械人需求丈量的各个标的目的。为削减它的丈量间隔包管机械人的一般运转,我们接纳的是低电压5V供电,供电电压虽略显不敷,但能包管它的一般短间隔探测。光电开关的旌旗灯号线的上下电平可反应火线停滞物的有没有,停滞物检测电路如图3.4和3.5所示。 图3.4 停滞物检测电路 图3.5 检测电路板 2、测距电路 ??? 因为施行性强、能量耗损慢、在介质中传布间隔较远的特性。我们接纳DIP-ME007测距模块完成高度的丈量功用。DIP-ME007测距模块能比力疾速、便利地测出桥底部距测距模块之间的间隔,此模块共有五个引脚VCC、tring、echo、out、GND。DIP-ME007测距模块输出为pwm方法,VCC、GND接好后向tring发一个10 s以上的高电平,就可以够在领受口echo等候高电平输出。单片机接纳跳变沿触发,触发后即开端计时。当电平变低后即开端读按时器,此时的值即为此次测距所用的工夫。按照S=Ct/2便可得出所测得的间隔。云云周期性丈量便可完成挪动测距。单片机内部主动将测得数据保留并与上一次测距成果比力,保存最大值,当持续五次未测得大于前一次的数据时截至检测并记载最大值。当再次检测到黑线即已胜利过桥,此时单片机掌握显现模块将测得的最大值在液晶屏上显现出来。 3、无线摄像检测部门 无线摄像头和领受机,接纳小体积摄像头,合适于一般情况装置。用高超晰度的420线CCD图象传感器,摄像机成像明晰,颜色艳丽。摄像机还带有红外线功用可停止夜间观察救济状况。摄像机和领受机无隔绝事情间隔60M,隔绝传输间隔20M。视频收罗卡,其功用是将视频旌旗灯号收罗到电脑中,以数据文件的情势保留在硬盘上。它是我们停止视频处置必不成少的硬件装备,经由过程它,我们就可以够把摄像机拍摄的视频旌旗灯号从摄像带上转存到计较机中,操纵相干的视频编纂软件,对数字化的视频旌旗灯号停止前期编纂处置,好比:剪切画面、增加滤镱、字幕和音效、设置转场结果和参加各类视频殊效等等,最初将编纂完成的视频旌旗灯号转换成尺度的VCD、DVD和网上媒体等格局。 3、掌握 1、主电路 因为主的使命较多,电路请求引脚较多,且显现器的掌握法式较为庞大,我们零丁装备了一个一样的单片机作为主的帮助部门,经由过程它来分管主的事情,来完成显现部门的事情。此中主与模块的毗连如图3.6所示。 2、声光报警电路 ??? 声光报警模块次要使用于搜救报警电路中,同时为进一步扩大使用,我们在掌握其开关的同时引入另外一条旌旗灯号线完成了对声音的掌握。在搜救历程和安然抵达安设区时经接纳差别频次和音色的声音给出暗示。寻觅硬币我们接纳金属探测传感器,当发明金属时,其旌旗灯号线上电平从低电平变成高电平,触发单片机中止,在单片机的掌握下机械人截至活动,启动音乐发作模块并点亮LED停止声光报警,详细完成电路如图3.6所示。 图3.6电路和声光报警电路 3、无线旌旗灯号发射和承受电路 (1)、无线发射电路 无线电遥控器和承受电路模块接纳微型无线电遥控组件,遥控器为四位微型遥控器,TWH9236包罗掌握部门(具有A,B,C,D等十个按键)、编码电路、调制电路、高频振荡与发射电路和内藏式天线以下: 掌握AB 掌握 A B C D E F G H I J 编码 调制 高频振荡与发射 (2)、无线承受电路 承受电路接纳与微型遥控器相配套的承受模块TWH9238(IC1),内部电路构造如图3.8所示,它由内藏天线和无线承受电路、放大整形电路、解码电路、锁存电路和输出电路构成,具有A、B、C、D等十个锁存输出端和I 0一个非锁存输出端。A、B、C、D等十个锁存输出端对应遥控器上的ABCD等八个按键,任何一个键按下时,I0均输出一个窄脉冲。 无线 无线 承受 放大 整形 解码 锁存 输 出 I0 A B C D E F G H U J 图3.8 内部电路构造 4、机电驱动电路 ??? 单片机经由过程传感器的反应旌旗灯号掌握机电正转、机械电子反转大概截至,来完成掌握机械人完成各类行动。L298N是公用机电驱动芯片,他能够完成机电的正反转、刹车、pwm调速等多种功用,是对机械人机电停止掌握的比力幻想的芯片,因而我们接纳L298N芯片对两个一般机电停止掌握。经由过程编程完整能够掌握完成标题问题的根本请求和阐扬感化,也可增长各类立异功用。L298N芯片旌旗灯号电源与驱动电源的分隔,能够按照需求对机电的电压停止调理,其驱动电路如图3.9所示。 图3.9 机电驱动电路 5、显现电路 ??? 接纳MSl602C-1型LCD显现响应的信息。此显现器模块的事情电压为5V阁下,撑持显现2行字符,每行可显现16个字符,每一个字符由5×7点阵显现。能够经由过程编程完成多种显现,显现信息比数码管更多,显现结果更好。因为主的单片机使命较多,电路接线较庞大,我们接纳零丁的单片机掌握显现模块。 参考文献 【1】张建民.产业机械人.北京:北京理工大学出书社,1988 【2】.蔡自兴.机械人学的开展趋向和开展计谋.机械人手艺,2001, 4 【3】金茂青,曲忠萍,张桂华.外洋产业机械人开展势态阐发.机械人手艺与使用 ,2001 【4】王雄耀.近代气念头械人(气念头器手)的开展及使用.液压气动与密封,1999, 5 【5】严学高,孟正大.机械人性理.南京:东南大学出书社,1992 【6】机器设想师手册.北京:机器产业出书社,1986 【7】黄锡恺,郑文伟.机器道理.北京:群众教诲出书社,1981

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