機器人技術,綜合機械設計、材料學、電路電子、伺服驅動、計算機科學、自動控制、通信等前沿學科與技術,是眾多重要學科的綜合實驗平臺。本論文以體操機器人設計為切入點,系統(tǒng)地闡述體操機器人機械設計、電路設計、嵌入式控制軟件設計及上位機編程軟件設計等各個環(huán)節(jié),為機器人的研究及NXP微控制器的使用提供良好的參考,為圖像識別、機器學習等算法的研究提供良好的實驗平臺。首先介紹當前各類關節(jié)型機器人的發(fā)展現(xiàn)狀,深入了解其性能及特點。針對體操機器人競賽的要求,研究常見的體操機器人的結構及控制特點,選用總線舵機作為動力元件,并搭建實驗平臺分析總線舵機性能特點,TS-315總線舵機角位移誤差在1.8°以內,沒有加速度沖擊和速度超調。通過SolidWorks設計體操機器人機械結構并通過Altium Designer09設計其硬件電路。選用恩智浦的KE15Z系列微控制器,設計其核心電路及外圍電路,包括電源電路、MOS管開關電路、ZigBee串口通信電路、舵機驅動電路、模數(shù)轉換電路、EEPROM外存儲器電路等。其次設計體操機器人控制系統(tǒng)嵌入式軟件及上位機動作編程軟件。根據(jù)體操機器人控制要求及硬件電路特點,設計KE15... 

【文章來源】：中國石油大學(華東)山東省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-2串聯(lián)機器人Fig1-2Seriesrobot

中國石油大學（華東）碩士學位論文1第一章緒論1.1研究背景近些年來，世界上工業(yè)比較發(fā)達的國家，如德國、美國、日本等，都已經建立了比較完備的工業(yè)機器人產業(yè)體系，并逐步發(fā)展起來少數(shù)占據(jù)主導地位的機器人龍頭企業(yè)，如發(fā)那科、ABB（艾波比機器人公司）、Yaskawa（安川機器人公司）、Kuka（庫卡機器人公司）以及谷歌等，這些企業(yè)力求在國際上保持領先態(tài)勢。我國機器人產業(yè)起步較晚，但是在國家政策及市場刺激下，也發(fā)展起來一批優(yōu)秀的工業(yè)機器人公司，如新松機器人、大疆無人機、廣州數(shù)控等。我國工業(yè)機器人市場潛力巨大，機器人代替人類進行重復性體力勞動的趨勢不可逆轉，各類關節(jié)型工業(yè)機器人（如圖1-1，1-2所示）發(fā)展迅速，應用范圍日益廣泛，在搬運、碼垛、焊接、噴漆、組裝等工藝流程中的優(yōu)勢日趨明顯。圖1-1并聯(lián)機器人圖1-2串聯(lián)機器人Fig1-1ParallelrobotFig1-2Seriesrobot在醫(yī)療康復、教育娛樂、家庭服務等領域，機器人發(fā)展空間巨大[1]。例如，在未來臨床治療的某些方面，多關節(jié)手術機器人依靠其高運行精度將比人類更加優(yōu)秀。在教育娛樂領域，機器人作為一個備受好評的寓教于樂的產品之一，深受孩子們的喜愛[2]。為了培養(yǎng)大學生的實踐能力與創(chuàng)新能力，不斷推進機器人產業(yè)的研究與發(fā)展，國內先后涌現(xiàn)出一系列機器人大賽，如全國機器人大賽暨國際公開賽、RoboCup、國際機器人奧林匹克競賽等。機器人比賽已經發(fā)展為培養(yǎng)學生科研興趣，提高動手實踐能力的有效途徑之一。本論文難點有：（1）機器人具有十一個自由度，需要控制多個執(zhí)行器（總線舵機）同時運動；（2）基于將NXP的KE15Z微控制器，應用于體操機器人的控制；

中國石油大學（華東）碩士學位論文2（3）控制系統(tǒng)需要較強抗干擾及抗碰撞需求；（4）基于Qt集成開發(fā)環(huán)境，開發(fā)體操上位機動作編程軟件。1.2國內外研究現(xiàn)狀1.2.1工業(yè)機器人發(fā)展現(xiàn)狀近年來，各個領域關節(jié)型機器人發(fā)展迅猛。在工業(yè)領域，ABB艾波比機器人公司專注于自動化及機器人技術。其多關節(jié)型機器人、協(xié)作機器人、并聯(lián)機器人、噴涂機器人等各個系列關節(jié)型機器人性能均居世界前列，其IRB系列多關節(jié)型機器人負載能力最大達到500kg，工作范圍最大達到3.5m。工業(yè)機器人的發(fā)展提高了工業(yè)生產的生產效率，改善了產品質量，提高了車間的安全水平。一些危險或者危害人體健康的生產工序采用機器人，則會極大地保障人類的自身安全和健康[3]。圖1-3ABBIRB7600多關節(jié)機器人Fig1-3ABBIRB7600multijointrobot我國的工業(yè)機器人在政策和市場的刺激下發(fā)展迅速，在沈陽自動化研究所的支持下，新松機器人自動化股份公司在國內機器人產業(yè)處于龍頭地位。其產品范圍廣，研發(fā)出多系列功能的機器人，包括移動機器人、松康醫(yī)療機器人、碼垛機器人、智能物流裝備、智能交通裝備等，廣泛用于工業(yè)生產現(xiàn)常其全新SRB360/500A系列機型作為重載級的機器人提供了非常大的作業(yè)空間，采用鋼性的手臂設計，提升了手臂負載能力，擴大了適用范圍。水平搬運能力重達500kg，作用半徑長達約2525mm[3]。工業(yè)機器人的軌跡規(guī)劃算法廣泛用于自動化生產線。此外，還通過傳感器的反饋調節(jié)簡化編程過程及提高機器人的自動化程度，因而工業(yè)機器人的實用性不斷提高[4]。

【參考文獻】：
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碩士論文
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本文編號：3580349