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一種智能救援機(jī)器人的設(shè)計(jì)

作者: 時(shí)間:2011-10-10 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

引言

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/161446.htm

  之所以叫,這是因?yàn)樗邢喈?dāng)發(fā)達(dá)的“大腦”。在腦中起作用的是中央計(jì)算機(jī),這種計(jì)算機(jī)跟操作它的人有直接的聯(lián)系。最主要的是,這樣的計(jì)算機(jī)可以進(jìn)行按目的安排的動(dòng)作。正因?yàn)檫@樣,我們才說(shuō)這種才是真正的機(jī)器人,盡管它們的外表可能有所不同。

  機(jī)器人具備形形色色的內(nèi)部信息傳感器和外部信息傳感器,如視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)。除具有感受器外,它還有效應(yīng)器,作為作用于周圍環(huán)境的手段。這就是筋肉,或稱自整步電動(dòng)機(jī),它們使手、腳、長(zhǎng)鼻子、觸角等動(dòng)起來(lái)。

  我們稱這種機(jī)器人為自控機(jī)器人,以便使它同前面談到的機(jī)器人區(qū)分開(kāi)來(lái)。它是控制論產(chǎn)生的結(jié)果,控制論主張這樣的事實(shí):生命和非生命有目的的行為在很多方面是一致的。正像一個(gè)智能機(jī)器人制造者所說(shuō)的,機(jī)器人是一種系統(tǒng)的功能描述,這種系統(tǒng)過(guò)去只能從生命細(xì)胞生長(zhǎng)的結(jié)果中得到,現(xiàn)在它們已經(jīng)成了我們自己能夠制造的東西了。

  自從1920年捷克斯洛伐克作家卡雷爾,恰佩克的《羅薩姆的機(jī)器人萬(wàn)能公司》問(wèn)世,人們便對(duì)機(jī)器人充滿了幻想與期待。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展,各行各業(yè)的分工越來(lái)越明細(xì),機(jī)器人也能在其中扮演重要的角色來(lái)替代人們的勞動(dòng)。與此同時(shí),隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,探險(xiǎn)、救災(zāi)、排爆等危險(xiǎn)場(chǎng)合工作的機(jī)器人,以及自動(dòng)化生產(chǎn)中機(jī)器人的應(yīng)用也日益廣泛。因此,智能機(jī)器人的研制已成為急需和必要,文章就智能機(jī)器人的進(jìn)行了探討。

1 智能機(jī)器人的硬件

  該智能救援機(jī)器人主要由電源模塊、檢測(cè)感應(yīng)模塊(實(shí)現(xiàn)巡線、避障、撿放硬幣、測(cè)距功能)、聲光報(bào)警模塊、控制器模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、顯示模塊六部分組成,其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。


1.1 電源電路

  智能救援機(jī)器人全部能量來(lái)源于位于機(jī)器人底部的六節(jié)五號(hào)電池,經(jīng)過(guò)傳統(tǒng)的7805穩(wěn)壓電路給其單片機(jī)及外圍傳感器供電,其電路如圖2所示。部分傳感器采用5V低電壓供電可以避免機(jī)器人過(guò)早檢測(cè)障礙物而停止前進(jìn)。

1.2 檢測(cè)感應(yīng)模塊

1.2.1 巡線電路

  巡線模塊我們采用紅外對(duì)管。紅外對(duì)管由LED和光電三極管組成,光電三極管根據(jù)從地面反射回來(lái)的LED的光的強(qiáng)度而改變積極基極電流。在光電三極管基極接一上拉電阻,則可根據(jù)基極電壓的測(cè)量判斷反射光的強(qiáng)弱,強(qiáng)光說(shuō)明探測(cè)器下方是白色,弱光說(shuō)明下方光較弱,大部分光被黑線吸收。對(duì)于輸出的模擬信號(hào),我們將其引入五個(gè)電壓比較器LM339進(jìn)行處理。

1.2.2 避障電路

  避障部分采用光電開(kāi)關(guān),將其安放在機(jī)器人需要測(cè)量的各個(gè)方向。為減少它的測(cè)量距離保證機(jī)器人的正常運(yùn)行,我們采用的是低電壓5V供電,供電電壓雖略顯不足,但能保證它的正常短距離探測(cè)。光電開(kāi)關(guān)的信號(hào)線的高低電平可反映前方障礙物的有無(wú),障礙物檢測(cè)電路如圖3所示。


1.2.3 超聲波測(cè)距電路

  由于超聲波執(zhí)行性強(qiáng)、能量消耗慢、在介質(zhì)中傳播距離較遠(yuǎn)的特點(diǎn)。我們采用DIP-ME007超聲波測(cè)距模塊完成高度的測(cè)量功能,其電路板如圖4所示。DIP-ME007超聲波測(cè)距模塊能比較迅速、方便地測(cè)出橋底部距測(cè)距模塊之間的距離,此模塊共有五個(gè)引腳VCC、tring、echo、out、GND。DIP-ME007超聲波測(cè)距模塊輸出為pwm方式,VCC、GND接好后向tring發(fā)一個(gè)10 s以上的高電平,就可以在接收口echo等待高電平輸出。

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