毕业设计网球自动捡球机设计 外文翻译Word文档格式.docx

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除此之外，工人们在捡起和放置一些可能对他们有影响的东西时会有一些困难。

例如，一些人类不能触摸的化学药品，军事上拆出炸弹时需要机器人来取放炸弹，用户在坐着的时候需要机器人来帮忙取放物品等。

因此，一些机器人可以取代人类来做一些工作。

无线控制的机器人可以保证其远离用户工作。

例如，过去的无线电自主导航机器人项目就跟这个项目类似⑵。

这个机器人在物理上适合无线电工作。

除了无线电控制之外，蓝牙也是一个无线传输控制机器人的可用平台团。

机器人的动作通过蓝牙连接远程控制。

对这个项目来说，这个机器人在各个方向（前，后，左，右）都能实现运动。

2. 机械臂的定义

机械臂是通常一种可编程的，跟人的手臂有着相似功能的拟人机操作手。

这样一个操纵器的连接部分由一些允许回转运动（例如在一个钗链式机器人中）或者平移（线性）运动的接头组成⑷。

操纵器的连接部分可以形成一个运动链⑸。

操纵器运动链起作用的一端被称为末端执行器，它与人手类似。

末端执行器被设计用来完成想要完成的任务，例如：

焊接，夹紧，旋转等，这取决于应用。

机械臂可以自动或者被人工控制来高精度的完成一系列任务。

机械臂可以是固定的，也可以是可以动的（例如，带轮子的），可以应用在工业领域，也可以家庭服务。

无线可移动机器人也已经发展了好多年同。

3. 研究方法

3.1项目概览

在这个项目中，软硬件相结合会使系统变得可靠oArduinoMega会成为机器人的接口，无线PS2手柄会控制机器人的运动。

项目概览如图1所示：

3.2系统架构

表1列出了无线可移动机械手臂的项目规范。

制作这个规范的主要目的是列出这个项目的一些重要部分和确保这个项目可行并且适合在市场上使用。

Table1:

SpecificationofWirelessMobileRoboticArm.*'

3.3机械设计

图2列举了一些机器人的设计，有（a）主体结构手臂机器人，（b）手臂机器人设计,

（c）移动搬运手臂机器人。

机械手臂主要有基座、肩膀、肘部、腕部和爪子等五部分组成。

Fig.2iRobotdesign（a）mainstructurearmrobot（b）robotarmdesignand（c）mobileforcarryingarmrobot.

对机械手来说，像支架、u型架等伺服机构被用来放置马达的，都是用铝来制作的，因为铝很轻。

爪子部分也是用铝做的，因为它和机械手主体框架结构相似。

正如图2（c）所示，移动机器人的外形尺寸为：

长28cm,宽15.5cm,高8.5cm。

移动机械手臂的主要材料是亚克力板，因为它易成型，价格低，坚固并能够承受马达的重量和运转。

3.4电路设计

图3（a）是使用Protens模拟的马达驱动移动机器人的电路设计，图3（b）表示通过使用PCB巫师软件，每一个电子元件都被特定安排来为ArduinoMega创造空间。

Fig.3:

Electncaldesignfor（a）motordnverand（b）completecircuitformobilerobotarm. •

3.5软件研发

软件是一套程序、规程、算法和与数据处理系统相关的文档。

在这个案例中需要软件来完成项目的任务。

Arduino集成开发环境：

Arduino硬件使用一种与C++相似、只有轻微的简化和修改的线基语言和一种过程基础的完整开发环境为基础。

Proteus?

专业版：

这个软件仅仅被用来设计移动机械臂的马达驱动电路。

因为为了使机械臂能够实现前进、后退、左转和右转，需要像继电器和晶体管之类的电子元件来实现。

谷歌SketchUp:

整个项目被分成了两个设计部分。

一部分是机械臂，另一部分是移动机器人。

PCBWizard:

这个软件可以用来创造和设计接线板里的电子设备的安放。

由于使用的电子元件少，这个项目会用单层的接线板。

3.6ArduinoMega2560

Fig.4ArduinoMega2560.^

正如图4所示，ArduinoMega2560是一块基于ATmega2560单片机板。

它具有54个输入输出接口，包括14个PWM输出，16个模拟输入，4个通用异步收发器（硬件串行端口）1个16MHz的晶体振荡器，1个USB接口，1个电源插口，1个ICSP接头，1个重置按钮。

它包含了用来支持单片机所需的所有东西；

可以用一条USB连接线轻松的将其连接到电脑上且可以用交流电转直流电的电源适配器或电池来供电。

3.7索尼PS2无线手柄

Fig.5:

SonyPS2wirelesscontroller.。

这个项目所使用的PS2无线手柄如图5所示,使用手柄可以了控制包括爪子和可移动机械臂在内的伺服系统运动。

另外，无线手柄相比有线来说有一个优势，因为它可以无线地与机器人交流。

手柄的频率为2.4GHz,并带有振动反馈。

它的发射器和接收器可以分离操作。

手柄使用的电源是两节3号电池。

4.结果与讨论

4.1完成机器人设计

Fig.6:

Completedwirelessmobileroboticarm.・） v

图6展示了无线移动机械臂的完整机械结构。

在不工作时机器人的外形尺寸为29X19X25.5cm,重量为1.55Kg。

4.2无线移动机械臂的分析

Fig.7:

Wheelmovementofmobilerobot.“

图7展示的是移动机器人的轮子的运动。

机器人可以前进、后退、右转和左转。

当按下手柄的按钮时，LED灯会点亮。

输入的电源供应对移动机器人来说是很重要的，因为它可以控制伺服电动机的速度。

因此表2展示了机器人在不同电压供给下行走一米的分析。

Table2:

Timetakenfordifferencepowersupply.

正如表格所示，电压降低，机器人行走一米的时间会延长。

但是，当供给电压为6V时,移动机器人会停止运动。

因此可以得到结论，移动机器人的电压供给与运行速度成反比。

4.3机械臂的运作

图8列举了移动机器人的工作场所。

机器人的工作场所在一个旋转控制器中。

它包含了代表自由度的轴。

对这个项目来说，机器人有4个自由度

Fig.8:

Robotarmworkplace（a）sideview（b）planeview.，

机械手臂的承载能力取决于伺服电动机的力量。

如果载荷超过了伺服电机的力量，会造成伺服电机不工作，和更多的电流消耗。

表3展示了机械臂的不同载重量。

由于只是原型设计，机械臂的载重量非常小。

I^ble3:

Thedifferentloadthatcanbeliftedbytherobotarm.・

4.4无线PS2手柄的应用

无线移动机械臂可以移动，并可以用PS2无线手柄来控制。

在这个项目中，机器人的原型随着手柄的按钮同时动作。

14个LED灯对应着手柄的按钮，按下按钮灯就会亮。

图9（a）展示了基于编程代码的手柄导航，9（b）展示了每一个按钮所代表的LED灯。

Fig.9:

⑴Navigationand（b）LEDrepresentoneachbuttonofthecontroller.2

手柄的频率为2.4GHz无线频率，最大操作距离为8米，45度。

如果手柄的电池电量降低，信号强度也会降低。

因此接收器和发射器之间的连接就会断开。

表4展示了机器人的有效工作距离。

Table4:

Theeffectivedistanceforwirelesscontroller•'

4.5伺服电动机的分析

伺服电机是三线输出的。

其中两个是电源和接地接口，另外一个是对马达进行位置反馈的。

PS2无线手柄会控制伺服电机的定位。

机器人的首要位置是伺服电机的90度位置。

图10展示的是不同的脉冲宽度进入伺服电机的信号线时的不同位置角度。

4.6电路分析

正如图5所示，这个项目所有的电路将有3种电源供给。

Table5:

Specificationforpowersupplyinthecffcuit•'

PowerSupplya

Banen'

Circuit•'

Operation•»

】3

9V（battery）「

Sq）plyforAnhiinoMega«

'

ArduinoMegaOn,receiver（Rx）operatesandLEDwilllights叩wten.■conttoller（Jx）buttonispressed.-

加

9V（barter}'

）♦

Motordriver

Whencontrollerbuttonispressed,RxreceivesignalfromIXandsend「datatoArduino（inierface）.Then,datawillbeanouqxutfromArduinoandbecOTieinput（5V）formotordnvertomovethemobilerobotasdesired.「

3r

12V12Ah（SealedLeadAcidbattery）•>

Servomotor（actuator）•

Robotannwillbeinstandbymode（90degree）.Whencontroller（Is）sendsignal（controllerbuttonispressed）toRx,thesignalwillbesenttoactuator（servomotor）anddrivethearmrobotasdestred•

对电源供应3来说，LM7806的调节电压为6V-12V,因为这是给私服系统供电的最大电压。

相比锂电池来说，使用可充电且电压高的铅酸电池，可以使伺服电动机正常工作。

5.总结

总的来说，这个项目的目标都已经实现：

开发出了无线移动机械臂的软件和硬件，实现了取放物体的系统操作，测试机器人满足目标标准。

从已做的分析可以看出，机器人的运动是精确的，易操作的且用户友好的。

机器人的动作（包括移动和机械臂部分可以被无线控制）表明了移动机器人的成功研发。

这个机器人的原型有望解决一些像放置或拿起远离使用者的物体以及以