轨迹快速实现机器人设计.pdf

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1、(与开发更多实际应用提供设计依据。关键词：机器人；向量叉乘；单片机控制；MATLAB绘图中图分类号：TP242文献标识码：A文章编号：1009—9492(2012)01—0064—04TheDesignofTrajectoryFastCarryoutRobotTANSheng——long(No．58ResearchInstituteofChinaOrdnanceIndustries，Mianyang621000，China)Abstract：Consideringsonletrajectorycann

2、otcarryoutoroperateinconvenientlybyhandoperationatpresent．Thepaperintroducesaprototypeoftrajectoryfastcarryoutrobotbasedonsingle—chipmicrocomputercontrol，anditprovidesadesignreferenceformorepracticalapplication．Keywords：crossproductofvectors；Single-Chip

3、MicrocomputerControl；MATLABdrawline现实生活中有很多轨迹的实现是人所不能或示。机器人采用三轮支撑，可以保证结构紧凑和不便直接操作的，以及一些不适合人出现但需要转弯平稳。前轮采用钢珠作为支撑，属于点接绘图或画线的地方。在这种情况下，能够实现预触，具有很好的运动特性。通过调节套筒的位置定的轨迹便显得非常重要。基于这个需求，本文可以改变钢珠与车体的摩擦力大小，从而找到灵设计了能够根据计算机绘图快速实现轨迹绘制的活性与精度的最佳结合点。后轮采用步进电机直机器人原理样机。该机器

4、人预先通过MATLAB绘接驱动车轮的形式，车轮直径为56mm，两轮中心制要行走的轨迹线，通过DDA算法转换拟合并自线的距离为185mm。考虑到步进电机的工作方式动生成轨迹源程序，然后下载到单片机，控制机为4相8拍，步距角为0．9。，由以下公式确定分辨器人运行，修改和更换轨迹都很方便。率：1机械结构L=耵·D·0．9／360f1)本文的轨迹快速实现机器人结构如图1所A=0．9·D／L(2)其中：￡为直线长度分辨率，mm；D为后轮直径，mm；A为角度分辨率，。；Lo为两后轮之间的中心距离，mm。得出机器人

5、的直线分辨率为0．44mm，角度分辨率为0．3。。车架采用铝塑板，与钢板相比，既保证了刚度要求，又降低了重量。执行机构作为机器人的绘制机构，主要由继电器、电磁铁、导向机构、调整机构以及绘制头a)三维模型罔(b)实物图组成。通过调整机构可以调整绘制头的位置以及图1轨迹快速实现机器人接触力的大小，从而控制绘图的清晰程度。收稿日期：2011—07—05研究与2硬件设计图3所示为单片机控制电路，其控制功能主根据实际控制要求，主芯片采用AT89S52芯要体现在下面四个方面。片，该芯片是一种低功耗、高性能CMOS

6、8位微控(1)控制放大电路工作，从而驱动两个步进制器，具有8k系统可编程Flash存储器，使用At．电机的运动。单片机输出的控制信号为数字信reel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业号，功率较小，不能直接驱动步进电机工作，中间需加入放大电路。本设计采用两级放大电路，经试验效果很好。(2)控制键盘扫描，完成命令的输入。单片机中可以同时存储多种轨迹，可以实现一次下载多个程序的功能，同时设计了键盘模块来选择要绘制的轨迹。程序运行时单片机等待按键输入，当按键按下时，键盘扫描电路产生中断脉冲，进人中断服务

7、程序，然后根据键值，确定选择绘制的轨迹。图2硬件原理框图(3)控制继电器工作，实现对电磁铁的控制。执行机构需要电压较高的电源驱动，为了达80C51产品指令和引脚完全兼容，片上Flash允许到强弱电隔离，维持系统的稳定运行，在设计过程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。程中采用了继电器。继电器采用T73系列继电器，从而实现强弱电隔(4)控制蜂鸣器及LED，提示单片机状离，保证系统的稳定运行。图2为机器人硬件原态理框图。VCC112VCC112VCCI_+12VCCI_+12VCC1+12RPortP

8、3．4图3电路原理图与开发3软件设计3．1软件整体构架主要实现对两个步进电机的精确控制，实现车体的前进、转弯及执行机构的启停功能。主程序功能为初始化土程J孚及等待键盘扫描中断，如图4所示，中断子程序是为了响应键盘值，并执行相应子程序，实现绘图功能，如图5所示。在精度限定下，任何轨迹图4主程序流程图都可以通过直线段和圆弧段来无限逼近，本设计通过反复调用直线子程序和圆弧子程序u，实现任意轨迹的绘制。其中直线子程序以直线分辨率为单位，圆弧子程序以角度分辨率为单