擂台机器人的系统设计要点及分析.pdf

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1、第25卷第5期2012年9月机电产品矸发与刨弱Development&InnovationofMachinery&ElectricalProductsVOI.25.N0.5Sep.,2012文章编号:1002—6673(2012)05—025—03擂台机器人的系统设计要点及分析张慧玲(沈阳理工大学应用技术学院,辽宁抚顺113122)摘要:擂台机器人系统是集机械学、电子学、计算机技术、人工智能为一体的智能控制系统.论文从擂台机器人的比赛规则出发,以单片机作为微控制器,介绍了擂台机器人的控制系统设计和机械系统设计中的

2、关键点,并给出方案分析。关键词:机器人;擂台;传感器;机械中图分类号:TP242文献标识码:Adoi:lO.3969/j.issn.1002—6673.2012.05.010TheDesignofArenaRobotBasedonSCMZHANGHui—Ling(PolytechnicSchoolofShenyangLigongUniversity,FushunLiaoning113122,China)Abstract:Arenarobotsystemisanintelligentcontrolsystem,wh

3、ichintegratesmachinery,electronics,computertechnologyandartificialin—telligence,thisarticleintroducesthekeypointofcontrolsystemandmechanicalsystemdesign,andgivestheprogramanalysis,fromthearenarobotcontestrules,withMCUasmicrocontrollerKeywords:robot;arena;sens

4、or;mechanics0引言近几年来,国内高校机器人比赛逐渐增多,智能机器人比赛正在发展成为我国创新教育的战略性手段。擂台机器人首次出现在2008年的中国机器人大赛暨ROBOCUP公开赛上,“双方机器人采取互相击打或者推挤,直到一方机器人离开擂台区域或者机器人的任意部分接触擂台外区域(接触到擂台与围栏之间的地面).则另一方获胜,本局比赛结束。”经过几年的发展,各省市举办了由此衍生出的各种机器人大赛,丰富了大学生的生活,提升了大学生的创新能力。本文主要阐述了擂台机器入在控制系统和机械结构中关键点的设计及方案分析。

5、1擂台机器人控制系统设计1.1电机的选择在擂台机器人的控制系统设计中.最先考虑的应是给机器人提供动力的电机,通常可选择的电机类型有:收稿日期:2012—06—18作者简介:张慧玲(1980一),女,黑龙江人,硕士研究生,讲师。研究方向:机器人技术。已发表论文三篇。直流电机、舵机和步进电机。直流电机有着极宽的功率调节范围,调速特性平滑,适应性好,过载能力较强.而且具有很好的性价比,是一种通用的驱动电机。优质的直流电机效率可以达到90%,随着技术的不断发展,直流电机越来越强劲。成为大赛机器人的最理想的驱动电机。舵机是

6、自动装置中的执行元件,它的最大特点是可控。在有控制信号时.舵机就转动.且转速大小正比于控制电压的大小,除去控制信号电压后,舵机就立即停止转动。当它与适当的功率控制反馈环配合时,它的速度可以与外部振荡器频率精确锁定,或与外部位移控制旋钮进行锁定。舵机控制简单也在大赛中得到了广泛的应用。步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下,电机的速度、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,即给电机加一个脉冲信号,电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在,加上步进电机只有

7、周期性的误差而无累积误差等特点.使得在机器人大赛中的控制变得非常简单。这些电机各有优缺点,应用在基于单片机的擂台机器人设计中.优缺点比较如表1所示。·开发与创新·表1电机优缺点的比较序号电机类型优点缺点适用场合电流较大,不可选型号多.功率易与车轮装任何重量的1直流电机大,接口简单配.控制较复小车杂可选型号多,易于可承受小负重量低于2舵机和车轮装配,功率载.速度调节适q1,接u简单范围小2.3kg的小车功率与自重比可选型号多.可进小,电流较行精确的速度控大,体积大,重量低于3步进电机不易与车轮装制,功率适中,接配,

8、负载能力O.9kg的小车口简单低.功率小,控制复杂取相应的专用寄存器来完成的。使用80C196MC、IPM、速度控制模块,可构成无刷直流电机控制系统,适用于对速度调节要求比较高的场合。MC33035是美国安森美公司开发的高性能第二代单元无刷直流电机控制器,它包含开环三相或四相电机控制所需的全部有效功能。该器件由具有良好整流序列的转子位置译码器、可提供传感器功率的温度补偿参

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