自由行走机器人课程设计.docx
《自由行走机器人课程设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《自由行走机器人课程设计.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
自由行走机器人课程设计
中国地质大学长城学院
电气工程及其自动化课程设计
题目ZX2013-2型机器人制作
系别信息工程系
学生姓名
专业电气工程及其自动化
学号04309339
指导教师
职称高级工程师
日9月6年2012
中国地质大学长城学院课程设计
一、摘要........................................................................3
二、实验内容................................................................3
1.1ZX2013-2型机器人制作简单原理.......................3
1.2ZX2013-2型机器人制作目的和任务.................4
1.3系统设计及工作原理图.......................................4
（1）工作原理图......................................................4
（2）元器件清单......................................................5
（3）主要元器件名称及功能..................................5
（）主要使用工具.4.................................................7
（）安装调试过程..................................................85
三、收获、体会............................................................9
-2-
中国地质大学长城学院课程设计
一、摘要
近年来，随着计算机技术的飞速发展，机器人的研究及应用得到迅速发展，因其在教育，医疗，军事，工业等领域的巨大应用，因此得到了许多国内外科学家的关注。
机器人视觉伺服系统是机器人研究领域的一个重要研究方向。
以图像为基础的伺服机器人模型中，有许多的不确定性，如机器人动力学模型，运动学模型，摄像机系统以及雅可比矩阵的在线辨识方法，提出一种新的辨识思路。
关键词：
自动、行走、集成模块
二、实验内容
1.1ZX2013-2型机器人制作简单原理
本电路的集成块采用NE555时基电路，内部有比较器，RS触发器、放电管等部分组成。
初始状态RS触发器的Q端输出低电平放点管截止不放电，3引脚输出高电平。
吃屎W2、R13、C5构成正稳态的掩饰电路，电源通过W2、R13对C5充电，当C5端的电压达到2/3VCC时，R端比较器翻转输出高电平。
此时S端电平基本不变从而致使RS触发器触发翻转进入另一个稳态，Q端输出高电平，放电管导通C5的电压瞬时被拉为低电平。
因在正稳态时MT2端为高电平对C1充满了电2脚一直处于高电平当RS触发器触发翻转进入另一个稳态端后MT2变为电平此时C1通过W1、R6、R14对地放电，调节W1可以调节放电的时间。
当C1端的电压降到1/3VCC时S端比较器翻转致使RS触发器进入正稳态，因此循环，分别调节W2、W1可以控制正、负稳态电路的掩饰长短。
3引脚是正、负稳态的输出端，正、负稳态分别输出正、负电平。
该电平加到电容C2上给C2充电使输出电平稳定，该电平就是后面驱动电路的控制信号。
该控制信号经R5加到9013的基极，9013是NPN管，基极正电平是9013的C、E极导通，而9012截止，也即是正稳态时9013导通，9013集电极被拉为低电平，再经过R7加到VT3-9012的基极VT3导通，从而VT5、VT7导通，电流通过MT2经过电机后流经MT1。
点击正转机器人向前行走、发声，闪眼睛。
W2控制电机正转的时间。
当555处于负稳态时输出低电平，通过R4加到VT2、VT4、VT6、VT8导通。
电流通过MT1经过电机后流经MT2。
电机反转机器人后退，由于发声、闪电电路经过一只二极管供电，正转时二极管截止发声、闪灯电路无电压停止工作。
-3-
中国地质大学长城学院课程设计
1.2ZX2013-2型机器人制作目的和任务
目的：
（1）识别各种电子元器件
（2）熟练掌握焊接技术及简单电子元器件的装配
（3）学会阅读印刷电路板
（4）掌握ZX2013-2型机器人定时行走的工作原理
任务：
设计实现的机器人，应具有向前和向后走的功能，并且在行走过程中会伴随有音乐，眼睛会闪烁红光。
首先对照“元件清单”清点元件数量，并用万用表将各个元件测量一下，做到心中有数。
按照先焊接时先焊小元件，再焊大元件，最后焊集成块的原则进行操作，元件尽量贴着底板“对号入座”，不得将元件插错，如果一次焊接不成功应等冷却后在进行下一次焊接，以免烫坏集成块。
功能电路板部分装配成功后再来焊接电机、电源部分的引线。
1.3系统设计及工作原理图
（1）工作原理图
-4-
中国地质大学长城学院课程设计
（2）元器件清单
序名型号规位数
1三极9013VT11
2三极9012VTVTVT43
3三极8550VTVT62
4三极8050VTVT82
5集成NE555IC1
6二极1N4148VDVDVD43
7发光二极LED3VD31
8电1KRR52
9电2KRRRR124
10电100RR62
11电10KRR1R143
12电51RR102
13电阻20KR131
14可调电阻200KW1、W22
15电解电容100ufC1、C4、C53
16电解电容10ufC21
17瓷片电容103C31
（3）主要元器件名称及功能
又称“晶体三极管”或“晶体管”。
在半导体锗或硅的单晶上制备两个能相互影响三极管的PN结，组成一个PNP（或NPN）结构。
中间的N区（或P区）叫基区，两边的区域叫发射区和集电区，这三部分各有一条电极引线，分别叫基极B、发射极E和集电极C，是能起放大、振荡或开关等作用的半导体电子器件。
一般意义上讲，集成块就是指集成电路，集成块是集成电路的实体，也是集成块集成电路的通俗叫法。
从字面意思来讲，集成电路是一种电路形式，而集成块则是集成电路的实物反映。
二极管又称集体二极管,简称二极管（diode），另外，还有早期的真空电子二极管；它是一种具有单向传导电电流的电子器件。
在半导体二极管内部有一个PN结两个引线端子，这种电子器件按照外加电压的方向，具备单向电流的转导性。
一般来讲，晶体二极管是一个由p型半导体和n型半导体烧结形成的p-n结界面。
在其界面的两侧形成空间电荷层，构成自建电场。
当外加电压等于零时，由于p-n结两边载流子的浓度差引起扩散电流和由自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态，这也是常态下的二极管特性。
-5-
中国地质大学长城学院课程设计）的化合物制成的二极管，）、磷（PGa）与砷（AS发光二极管简称为LED。
由镓（当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管。
在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。
磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。
电阻，因为物质对电流产生的阻碍作用，所以称其该作用下的电阻物质。
电阻电阻将会导致电子流通量的变化，电阻越小，电子流通量越大，反之亦然。
没有电阻或电阻很简称绝缘体。
小的物质称其为电导体，简称导体。
不能形成电流传输的物质称为电绝缘体，可调电阻的标称值是标准可以调整到最大的电阻阻值，理论上，可调电可调电阻但因为实际结构与设计精度要求等原因，与标称值以内的任意值上，阻的阻值可以调整到0从而来改只是“基本上”做到在允许的范围内调节，100%达到“任意”要求，往往不容易变阻值。
电解电容是电容的一种，金属箔为正极（铝或钽），与正极紧贴金属电解电容的氧化膜（氧化铝或五氧化二钽）是电介质，阴极由导电材料、电解质（电解质可以是液体或固体）和其他材料共同组成，因电解质是阴极的主要部分，电解电容因此而得名。
同时电解电容正负不可接错。
在陶瓷表面涂覆一层金是一种用陶瓷材料作介质,瓷片电容（ceramiccapacitor）瓷片电容再经高温烧结后作为电极而成的电容器。
通常用于高稳定振荡回路中，作为回路、属薄膜,旁瓷片电容路电容器及垫整电容器。
的接IC555系列的其中的一种型号，NE555是属于555系列的计时ICNE555集成块脚功能及运用都是相容的，只是型号不同的因其价格不同其稳定度、省电、可产生的振荡，只需少数的电阻和电容，是一个用途很广且相当普遍的计时555IC频率也不大相同；而便可产生数位电路所需的各种不同频率之脉波讯号。
）只需简单的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡延时作用。
其延时（1主要特点：
等逻CMOSTTL，2范围极广，可由几微秒至几小时之久。
（）它的操作电源范围极大，可与辑电路配合，也就是它的输出电平及输入触发电平，均能与这些系列逻辑电路的高、低电）它的计时精43）其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载。
（（平匹配。
确度高、温度稳定度佳，且价格便宜。
引脚位配置：
-6-
中国地质大学长城学院课程设计
，通常被连接到电路共同接地。
地线（或共同接地））-Pin1（接地使其启动它的时间周期。
触发信号上缘电压NE555Pin2（触发点）-这个脚位是触发。
须大于2/3VCC，下缘须低于1/3VCC
伏的高1.7当时间周期开始555的输出输出脚位，移至比电源电压少Pin3（输出）-。
伏左右的低电位。
于高电位时的最大输出电流大约200mA电位。
周期的结束输出回到O一个低逻辑电位送至这个脚位时会重置定时器和使输出回到一个低电Pin4（重置）-位。
它通常被接到正电源或忽略不用。
这个接脚准许由外部电压改变触发和闸限电压。
当计时器经营在稳定Pin5（控制）-或振荡的运作方式下,这输入能用来改变或调整输出频率。
1/3VCC）-Pin6重置锁定并使输出呈低态。
当这个接脚的电压从Pin6（重置锁定2/3VCC以上时启动这个动作。
电压以下移至时这个接脚和主要的输出接脚有相同的电流输出能力，当输出为ONPin7（放电）-，对地为高阻抗。
，对地为低阻抗，当输出为OFF时为HIGHLOW为最+4.5伏特（的正电源电压端。
供应电压的范围是（V+）-这是555个计时器IC8Pin
）。
+16）至伏特（最大值小值参数功能特点：
100ns
下降时间上升6mA·输出电流225mA（max）/供应电流供应电压4.5-18V3-
导体受力的方向用左手定则确定。
这一对电磁力形成了作用于电枢一个力矩，电机这个力矩在旋转电机里称为电磁转矩，转矩的方向是逆时针方向，企图使电枢逆时针方向转动。
如果此电磁转矩能够克服电枢上的阻转矩（例如由摩擦引起的阻转矩以及其它负载转矩），电枢就能按逆时针方向旋转起来。
（4）主要使用工具
烙铁是电子制作和电器维修必工具，主要用途是焊机元件及导线，按结构可分为内热式电烙铁和外热式电烙铁，按功能可分为焊接用电烙铁和吸锡用电烙铁，根据用途不同又分为大功率电烙铁和小功率电烙铁。
内热式的电烙铁体积较小，而且价格便宜。
一般电-7-
中国地质大学长城学院课程设计的外热式电烙铁能够有备无患。
内20W-30W的内热式电烙铁。
当然有一把50W子制作都用热式的电烙铁发热效率较高，而且更换烙铁头也较方便。
锡丝是焊锡中的一种产品，锡丝可分为有铅锡丝和无铅锡丝两种，均是用锡丝
于线路板的焊接万用表又叫多用表、三用表、复用表，万用表分为指针式万用表和数字万万用表
用表引。
是一种多功能、多量程的测量仪表，一般万用表可测量直流电流、直流电压、交流电流、交流电压、电阻和音频电平等，有的还可以测交流电流、电容量、电感量及半导β）。
体的一些参数（如镊子是手机维修中经常使用的工具，常常用它夹持导线、元件及集成电镊子路引脚等。
不同的场合需要不同的镊子，一般要准备直头、平头、弯头镊子各一把。
常用的要选一把质量好的钢材镊子）安装调试过程（5当拿到套件后，对照元件清单逐一将数量庆典一遍，并用万用表将各个元器件测量1.一遍。
在焊接时按先焊小元件，再焊大元件，最后再喊集成块的原理进行操作，元件尽量2.脚直插式结构，它的555是采用双排8贴着底板对号入座，不得将元件插错，由于集成块脚排列比较密集，在焊接时请用尖烙铁进行快速焊接，如果一次焊接不成功，应等冷却后在进行下一次焊接，一面烫坏集成块。
焊接完应反复检查有无虚、假、错焊，有无拖锡短路造成故障。
功能电路板部分部分装配成功后再来焊接电机、电源部分的引线。
打开机器人后盖3.将里面的电机线剪下伴我们配的接线焊在电机上，同时把到头部分的红线焊接下串接一只一的二极管。
再焊接电源线：
一根焊接在电池极片的负极，另一根焊接在开关的1N4148端，电源和电机接线焊好后从背面的孔引出。
装在头和摇头杠杆后，在上后盖即可。
把电焊盘上。
焊好后装上GB+与MT1MT2焊盘上。
电源线红的焊接在极线焊接在功能电路板的一个能行动自如的机器人组装成功了。
号电池盖上电路板，5装上固定电路板的螺丝，3节可调节前进后退的时间。
w2调节、w1
-8-
中国地质大学长城学院课程设计
三、收获、体会经过这次的课程设计使我熟练的掌握了焊接技术，对电路板的认知程度提高了一
个层次，拓展了我的思维，是我受益良多
定表成课城学院程设计绩评长大地中国质学
学号学生姓名班级
-9-
中国地质大学长城学院课程设计
位称职单指导教师
课程设计题目：
课
程
设
计
内
容
提
要
评
语
总成绩
-10-
升级会员 