全向自动巡线搬运机器人

课程设计报告书

题目全向自动巡线搬运机器人学院湖南文理学院芙蓉学院专业

班级

学号

姓名

指导教师

2014 年 1 月 1日

一、课程设计目的

自动机器人在现代工业和生产中广泛运用，大大减少了人力物力。而机器人要完成指定动作，不光需要机械手臂，驱动模块，还需要准确的定位。这不光需要依靠指定的完成机械手臂的动作，同时还需要接受外部的检测信号。在这次课程设计中，我们自主设计组装了自动巡线机器人，完成在指定线路上的搬运物件工作。主要熟悉了机器人制作的整个流程（包括设计，仿真，安装，调试等），利用SolidWorks装配机器人，COSMOSMOTION仿真，机器人调试过程，A VR单片机编程，UP-Commander调试环境，A VR Studio的Gcc编程环境，电机及舵机控制等。

二、课程设计任务

（1）利用Solidworks装配机器人，并进行运动仿真；

（2）利用已给零件及传感器搭建设计机器人；

（3）运用UP-Commander在线调试机器人运动；

（4）运用A VR Studio编程环境编写C语言下载至A VR单片机中完成指定动作；

三、硬件介绍

1.控制模块：

图中为MultiFLEX™2-AVR Controller Datasheet控制卡，基于控制卡编程实现机器人的功能。

●功能概述

MultiFLEX™2-AVR控制器是一款小型机器人通用控制器，集成开关量传感器、模拟量传感器、R\C舵机、机器人总线舵机控制接口，具有RS422总线接口和RS232 接口，具有丰富的扩展能力。具体特点如下：

●控制接口丰富

可以控制R/C 舵机、机器人总线舵机，直流电机伺服驱动器等。

●数据接口丰富

12路双向IO接口，8 路10 位精度的AD 接口；RS-422总线、RS-232 接口。

●多种开发环境

配套NorthSTAR图形化集成开发环境，无需编写C语言即可完成机器人控制程序编写。此外，也支持AVRStudio，Eclipse 等IDE开发环境。

●接口开放彻底

MultiFLEX ™2-AVR开放所有底层源码，用户可以参照这些源码开发自己的程序，也可以调用已封装的函数接口。MultiFLEX™2-AVR控制器有丰富的自我保护机制，对于超负荷功率输出、电源反向输入、电池电压过低、电源输入电压过高等具有软硬件保护，可以及时有效

保护控制器，并提示用户错误信息。MultiFLEX™2-AVR 控制器可以配备ZigBee 无线网络电

台，实现机器人无线控制，机器人组网，可为群体机器人研究、多机器人协作等科研领域提供快速机器人原型。

MultiFLEX™2-AVR控制器的具体参数如下所示：

● 主处理器ATmega128@16MHz，协处理器ATmega8@16MHz；

● 6 个机器人舵机接口，兼容Robotis Dynamixel AX12+；

● 8 个R/C舵机接口；

● 12 个TTL 电平的双向I/O 口，GND/VCC/SIG 三线制；

● 8 个AD 转换器接口（0—5V）；

● 2 个RS-422 总线接口(可挂接1-127 个422 设备)；

● 1 个无源蜂鸣器；

● 通过RS-232 与上位机通讯，可选无线通讯模组；

● 使用USB接口的AVR-ISP下载调试器。

应用领域

● 小型机器人；

● 其它要求配置多种传感器、执行器，机电系统快速原型。

2.舵机的介绍：

图中为proMOTION CDS 系列机器人伺服电机：

功能概述

proMOTION CDS 系列机器人伺服电机（机器人舵机）属于一种集电机、伺服驱动、总线式通讯接口为一体的集成伺服单元，非常适合替代RC 舵机，作为微型机器人的关节、轮子、履带驱动，也可用于其他简单位置控制场合。主要特点如下：

●大扭矩：16Kgfcm

●高转速：最高0.16s/60°输出转速

●DC 6.8V~14V 供电

●0.32°位置分辨率

●双端输出轴，适合安装在机器人关节

●高精度全金属齿轮组，双滚珠轴承

●连接处O 型环密封，防尘防溅水

●位置伺服控制模式下转动范围0-300°

●在速度控制模式下可连续旋转，调速

●总线连接，理论可串联254 个单元

●高达1M 通讯波特率

●0.25KHz 的伺服更新率

●具备位置、温度、电压、速度反馈

●通讯协议兼容Robotis Dynamixel

CDS5516 机器人舵机采用先进的伺服控制技术和高速微处理器，响应速度快、到位准确无抖动。相比传统RC 舵机50Hz 的控制频率，CDS 系列机器人舵机通过高达250Hz 的控制频率，确保位置控制的准确和保持力矩的稳定性。 CDS5516 机器人舵机采用周转型高精度电位器测量位置，舵机输出轴可连续整周旋转，运动扭矩输出高达16kgf.cm。 CDS5516 具备总线接口，理论多至254 个机器人舵机可以通过总线组成链型，通过异步串行接口统一控制。每个舵机可以设定丌同的节点地址，多个舵机可以统一运动也可以单个独立控制。CDS5516 的通讯指令集完全开放，舵机通过异步串行接口不用户的上位机通讯，用户可对其参数设置、功能控制。通过异步串行接口収送指令， CDS5516 可以设置为电机模式或位置控制模式。在电机模式下，CDS5516 可以作为直流减速电机使用，速度可调；在位置控制模式下，CDS5516 拥有0-300°的转动范围，在此范围内具备精确位置控制性能，速度可调。CDS5516 机器人舵机的外形和安装方式兼容传统舵机。

应用领域

CDS5516 继承RC 舵机的优点，并针对机器人应用进行了优化。其理想应用领域是：小型仿人形机器人

小型关节式机器人