机器人大体设计方案

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1、机器人设计方案摘要：本次设计的机器人以51单片机为核心，通过步进电机驱动器对四个步进电机进行控制。其中，我们的机器人大致分为两个部分，小车部分和机械手部分。核心51单片机就安装在小车中。我们用两个步进电机控制小车的两个前轮，这样就能通过对脉冲个数的控制或者对脉冲频率的调制、步进电机的单独控制，来控制小车前进、后退、左拐右拐、加速减速等操作。我们把另两个电机安置在机械手上，先说说这个机械手的大体结构，机械手由手臂、手抓、肩组成。机械手有三个自由度，我们可以调控小车的位置来使机械手达到指定的位置，这是其中的一个自由度；手臂部分可以借助一个步进电机上下移动，这样就可以调控“手抓

2、”的位置，这也是一个自由度；然后我们在“手抓”部分安装一个步进电机，手抓上安装两个小齿轮，通过步进电机的转动带动齿轮的转动，手抓的夹持和释放动作也就能进行了，这又是其中的一个自由度。通过三个自由度，对于小木箱的夹持和释放就轻而易举了。对于机器人的控制，我们采用的是红外遥控，通用红外遥控系统由发射和接收两大部分组成，通过发射器编码以及发射信号，然后通过接收器接收信号以及解码。解码以后，单片机能够读懂发过来的信号，然后再做出相应的判断，进一步对步进电机做出控制。关键词：51单片机、SONGLE继电器、步进电机、机械手、红外遥控、RX3400、HX2262、ULN2003A6一

3、、设计任务和要求以51单片机为核心，制作一款红外遥控机器人。通过红外遥控控制机器人前进、后退、左转、右转加速等操作，以及通过红外遥控对机械手进行夹持、释放等操作。二、系统组成及工作原理本系统由硬件和软件两部分组成。硬件部分主要完成红外编码信号的发射和接受、步进电机运行（机器人的行走、夹持和释放小木箱）等操作。软件主要完成信号的检测和处理、设备的驱动及控制等功能。AVR单片机查询红外信号并解码，并作出相应的处理。三、主要硬件1.51单片机51单片机是机器人的核心，51单片机把红外遥控的接收器、继电器、步进电机等器件连接起来，通过对红外遥控的编码使得远程控制得以实施。遥控部分

4、一般采用HT6221芯片，然后编解码程序，每一个按键都有一个唯一的解码，用AVR单片机完成解码的工作后，就可以用遥控器自由的控制单片机的IO了。通过c语言可以对单片机进行编程控制，来控制步进马达的正反转、，进一步控制机器人的前进与后退，控制机械手的各种动作。51单片机对于步进马达的控制,由于单片机所能提供的电源电压有限，所以必须提供外部电源。我们可以利用步进电机驱动器来弥补这个缺陷，从而对步进电机进行控制。步进电机驱动器的输入信号共有三路，他们是：步进脉冲信号CP、方向电平信号DIR、脱机信号FREE。单片机通过P1口引脚P1.0，P1.1，P1.2发出步进脉冲信号、方向

5、电平信号、脱机信号等控制信号。在向驱动器发出步进脉冲时，直需按工作频率将P1.0引脚电平置高和置低即可，这样单片机就可以控制步进电机工作。P1.2引脚为高电平时，步进电机顺时针旋转；P1.2为低电平时步进电机逆时针旋转。P1.3引脚为高电平时步进电机为锁紧状态，只有发发送步进脉冲步进电机才可以转动；P1.3引脚为低电平时步进电机为脱机状态，这时步进电机可以自由转动。51单片机的NOP指令周期为1us。在发送脉冲时只需要加入若干个NOP语句就可以达到对脉冲的频率和占空比进行调整的目的。对步进电机转速的控制实际上是控制系统发出时钟脉冲的频率或换向的周期，即：在升速过程中，使脉

6、冲的输出频率逐渐增加；在减速过程中，使脉冲的输出频率逐渐减少。脉冲信号的频率可以通过硬件中断来确定。可编程的硬件定时器直接对系统时钟脉冲或某一固定频率的时钟脉冲进行计数，计数值则有编程确定。当计数到预定的脉冲数时，产生中断信号，得到所需的延时时间或定时间隔。由于计数的初始值由编程决定，因而在不改动硬件的情况下，只通过程序的变化即可满足不同的定时和计数要求，因此使用很方便。对于步进电机的正向、反向控制，我们可以这实施：步进电机换向时，一定要在电机降速停止或降到突跳频率范围之内再换向，以免产生较大的冲击而损坏电机。换向信号一定要在前一个方向的最后一个CP脉冲结束后以及下一6个

7、方向的第一个cP脉冲前发出。对于cP脉冲的设计主要要求其有一定的脉冲宽度(一般不小于5p,a)、脉冲序列的均匀度及高低电平方式。在某一高速下的正、反向切换实质包含，降速——奂向一升速三个过程。对于四相单四拍这种工作方式而言，正向运动只需利用指针把状态表中的内容按照地址OOH～03H的顺序依次反复送出I／O口，步进电机的各相通电顺序为A—B—C—D一，反复循环就实现步进电机的正向运动。反向运动时，送出状态表中状态字的顺序与正向运动相反，即步进电机的各相通电顺序为D—C—B—A一，实现步进电机的反向运动。将正向运行程序模块、反向运