機械人實驗

2022-11-18 15:24:04 字數 2098 閱讀 5550

關節的長度為110mm,單元體長度約為220mm,蛇體的總長度大約為1760mm。由於舵機自身的約束條件限制,每個舵機的轉角範圍被限制在-90~+90度。為了減少機器蛇運動中的摩擦阻力,在機器蛇兩側設計了可裝拆從動輪,可以實現蛇體的平穩游動。

採用輕型耐磨塑料製造蛇形機械人的主要結構,在很大程度上減輕了蛇體的重量。

總體來說,機器蛇可以分為硬體和軟體兩大部分,首先介紹一下硬體部分。硬體部分主要包括舵機、減速齒輪組、位置反饋電位計、直流電機、控制電路板、塑料外殼等,其中的重要組成部分就是舵機,它對機器蛇的效能有很大的影響。

舵機最早出現在航模運動中。由於舵機有很多優點:它的體積緊湊,便於安裝;輸出力矩大,穩定性好;控制簡單,便於和數字系統介面;因此在各種機電產品中,特別是在機械人控制中應用也十分廣泛。

舵機的工作原理如下:內部的控制電路板接受來自訊號線的控制訊號,控制電機轉動,電機帶動一系列齒輪組,減速後傳動至輸出舵盤。舵機的輸出軸和位置反饋電位計是相連的,舵盤轉動的同時,會帶動位置反饋電位計,電位計將輸出乙個電壓訊號到內部控制電路板,進行反饋,然後內部控制電路板根據所在位置決定電機的轉動方向和速度,從而達到目標停止。

再者,機器蛇運動的驅動力來自於關節的動力源(電機、舵機等),動力源輸出軸的旋轉形成了機器蛇關節體相應方向的扭轉運動,而各個關節在相應的方向的扭轉在空間合成之後形成整個機器蛇的某種運動方式。因此,動力源對於關節體或者單元體的驅動,應該是整個機器蛇運動實現的關鍵。

機器蛇是多關節的機械結構,它的運動又必須是關節運動的合成,這就造成了針對機器蛇的控制必定要處理好對每乙個關節的控制的協調,既有區域性單機控制,又有整體控制,換言之,就是需要實現良好的多機控制。

機器蛇的另一重要組成部分就是軟體了,即使硬體再好,沒有編譯好的程式,機器蛇也只能在地上無規則地打轉。軟體部分主要用到了ponyprog2000和imagecraft 的icc**r等軟體(icc**r 是一種使用符合ansi 標準的c 語言來開發微控制器mcu 程式的乙個工具)。它搭建了完善的軟硬體開發平台,為後續的研究開發奠定了堅實的基礎。

隨著研究的深入展開,蛇形機械人研究與應用一定會有更廣闊的天地。

微控制器軟體**除錯的主要步驟為:首先安裝程式,編寫指令**,經過編譯器編譯,然後啟動ponyprog2000軟體,將編寫的hex程式檔案寫入關節控制板中,**器**並****,觀察微控制器是否正常工作,如果工作不正常則說明編寫的程式有問題,需要調節。經過反覆調節達到設計者目的即可。

綜上所述,機器蛇的運動設計製造過程用乙個等式來比喻:機器蛇=硬體開發+軟體除錯+系統聯調。只有這三部分都能夠協調正常的執行,就能實現機器蛇的各種類蛇運動。

在實驗中,我們組對於機器蛇的運動進行了程式設計,將編譯好的程式匯入機器蛇的晶元中實現機器蛇的動作指揮,在大家幾次實驗的努力下,我們終於實現了機器蛇的蜿蜒運動,直線式蠕動,螺旋式滑動,蠕動,橫波運動,眼鏡蛇式運動中的蠕動和蜿蜒運動,結果是讓我們每乙個人為之振奮的,但不得不說,這樣的成功中不免經歷了很多的困難和阻礙,對於機器蛇程式設計上的難題,機器蛇與電腦連線中的困難,與各種運動的協調上的問題,這些種種的困難與問題為我們的實驗造成了很多麻煩,不過在老師的細心的講解與各組員的協調配合共同努力下,我們終於克服了重重困難,最終完成機器蛇的各種運動指令。在發現問題,解決問題並吸取教訓的過程中,我們每乙個人都收穫頗多,電腦程式設計與指令傳輸這項實際操作能力得到了極大的提公升,對於我們工科類學生,這樣的實踐是多麼寶貴,它給予我們書本上永遠學不到但對我們今後的工作尤為重要的寶貴經驗與知識,這將對於今後的研發設計工作有很大幫助。

對於機器蛇未來的發展前景,我認為機器蛇的出世絕不僅僅侷限於它現有的運動與功能,機器蛇的出現將是未來高效能機械人的出現的乙個先導,它的問世及不斷開發進步將給人類未來科學技術的突破奠定堅實的基礎,智慧型的人類將在機器蛇這類簡單的機械人的基礎上開發出更符合人類要求效能的智慧型機械人,因此,不得不說機器蛇給科學技術的發展帶來了希望與福音。

通過這幾周的實驗,我不僅了解了機器蛇的組成、結構,而且還基本了解了設計製造機械人的大概過程,並掌握了一些軟體的應用。在幾周的學習過程中我也發現了一些問題,要想提高機器蛇的效能,不能僅僅侷限於對硬體方面的突破,據我仔細觀察,硬體方面已經可以說是完美的程度了,可以改進的地方很小,因此,要想使機器蛇的效能更上一層樓,就必須從軟體方面下手。這就要求我們編寫出更好更精確的指令來提高機器蛇的效能。

想要在軟體方面取得突破,以我們現在的能力還遠遠不夠,我們要努力學習計算機方面的知識,為以後的機械人創新奠定堅實的基礎。

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