智能搬运机器人设计

简易搬运机器人设计

摘要：该设计主要是针对第十届全国机器人大赛比赛要求设计，具有手动自动的搬运固定物体的能力。大体分为机械部分和电子质控部分，机身采用铝合金框架结构，使用三角全向轮作为底盘，制控部分由DSP2812作为主CPU与下位机进行并行通信控制系统。

关键词：铝合金；全向轮；上位机；下位机；DSP2812；并行通信。

Manual Control Robot Design of Simple Handling Robotics

Abstract:The design is directed to rules of Tenth National Robotics Competition, witch has manual operation and automatic operation.This robot roughly decompose mechanical parts and electronics parts.Aluminum cover all robot,it is base use triangle with mecanum.Control part use DSP2812 as the main CPU and lower CPU use mega128,use parallel communication contact main and lower.

Keywords:Aluminum; Mecanum;DSP2812;Lower CPU;Main CPU;Parallel Communication

目录

1 前言 (1)

1.1 选题背景 (2)

1.2 设计的研究内容与意义 (2)

2 方案的设计 (3)

2.1 总体方案的设计 (3)

2.2 运动控制 (4)

2.2.1 全向轮结构和特性 (4)

2.2.2 以全向轮为基础的三角底盘 (5)

2.2.3 升降机构的特性（结构简图见附录） (7)

2.2.4 夹取机构特性（结构简图见附录） (7)

2.3 电子功能模块的选择和特性 (7)

2.3.1 伺服器 (8)

2.3.2 编码盘 (12)

2.3.3 光电传感器 (14)

3 中央控制系统 (16)

3.1 CPU的选择与软件控制 (16)

3.1.1 主CPU的选择 (16)

3.1.2 C28x系列芯片的主要性能如下 (16)

3.1.3 DSP电源模块 (18)

3.2 下位机的功能简介 (19)

3.3 DSP的最小工作系统以及采样 (19)

3.3.1 DSP2812的最小工作系统原理图 (19)

3.3.2 DSP对码盘的采样以及定位算法 (20)

3.3.3 DSP对传感器采样 (23)

3.4 下位机的工作以及与主机通信 (25)

3.4.1 升降机构 (25)

3.4.2 抓取机构 (25)

3.4.3 人机对话模块 (27)

3.5 DSP在线仿真的界面 (30)

3.6 AVR单片在线仿真界面 (30)

4 总结 (31)

参考文献 (32)

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1 前言

机器人技术是一个国家的综合实力的重要体现，现在国际社会对机器人的发展越来越重视，从军用机器人到民用机器人[1-5]。机器人技术的更新日新月异。我国为发展机器人技术储备新兴力量与亚太传媒合作举行了亚太机器人比赛的国内选拔活动，该比赛需要机器人能自动识别场地路线，拾取目标搬运到指定区域，机器人必须有巧妙地机械结构设计和高性能的电子控制，对机电一体化要求很高[6]。针对这些要求机械部分我设计了能灵活移动的全向轮底盘，它可以在平面内向任何一个方位移动不需要机身转向，为了保证升降和抓取物体的稳定传动部分采用同步带传动。大部分的加工使用线切割和激光切割；电子制控部分为了实现多功能能联动和精确定位使用并行总线通信也就是一个主CPU采集传感器数据发送到并行总线上与多个丛机进行电机控制[7]。主CPU使用DSP2812芯片，它是拥有150M左右的高速运算能力和强大的采集数据功能。在程序方面为缩短研发周期大量使用模块化设计，这样不仅方便现场调试而且更新版本更加容易[8-10]。

1.1 选题背景

随着计算机技术和人工智能技术的飞速发展，使机器人在功能和技术层次上有了

很大的提高，移动机器人和机器人的视觉和触觉等技术就是典型的代表。由于这些技

术的发展，推动了机器人概念的延伸。80年代，将具有感觉、思考、决策和动作能力

的系统称为智能机器人，这是一个概括的、含义广泛的概念[11-13]。

为了普及机器人知识，促进机器人技术的研究发展，世界上很多国家和地区纷纷

开展了各种类型的机器人比赛。“亚太大学生机器人大赛国内选拔活动”是中央电视台

负责组织的在全国高校范围内选拔代表中国参加“亚广联亚太地区机器人大赛”的预

选赛。“亚广联亚太地区机器人大赛”的前身是日本广播协会的机器人比赛，该项赛事

从1988年开始，于1989年成为日本NHK每年的赛事，命名为“全日本机器人大赛”。1990年第一次邀请除日本之外的国外代表队参赛，成为一项国际性比赛，历时十年。

该活动的宗旨是致力于培养各国青少年对于开发、研制高科技的兴趣与爱好，提高各

参与国的科技水平，为机器人工业的发展发掘培养后备人才。本次毕业设计的题目就

来自中央电视台“亚太大学生机器人大赛国内选拔活动” [14]。

由于我校的参赛经验、制作水平的不足，成绩并不理想；在第6届比赛中，我校凭借良好的技术和灵活的作战策略，制作的灵巧机器人表现出色，杀入全国32强；第9届比赛我校凭借先进、稳定的技术和灵活的策略，拿到全国16强的好成绩。由于前五届比赛为我们积累了宝贵的开发经验，今年的开发和比赛工作进行得有条不紊，我们先后研制了十余台机器人，目前已经取得了国内选拔赛的冠军，在剩下的时间里，我们将根据