寻轨小车课程设计

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1、 第 1 页 共 14 页 智 能 寻 轨 小 车 的 设 计 系别：机电一体化 班级：机电 11301 姓名： 第 2 页 共 14 页 一.摘 要 人类已经向火星发射了 30 余艘不同的探测飞船。NASA（美国国家航空和航 天局）的火星探测车“勇气号”和“机遇号”是火星比较近的两个造访者。2011 年 11 月 26 日 23 时 2 分，“好奇”号火星车发射升空，随后顺利进入飞往火星的轨 道，发射取得圆满成功。 本期的研究项目，智能寻轨小车是一种典型的机电一体化产品，这种机器技 术是综合了计算机、控制、机构学、传感技术等多学科而形成的高新科技，是当 代研究十分活跃，应用研究十分活跃，应用

2、日益广泛的领域。在目前的工业中该 机器主要承担焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，工 作方式一般采用示教再现的方式。 该设计是以移动工业机器为研究对象，开展机器机械结构设计，主要分为移 动小车部分和机械手。小车部分采用三个轮子移动，两个与步进电机向连接，作 为驱动装置，再采用一个万向脚轮作为辅助支撑轮。机械手臂为三个自由度，手 臂采用扭矩马达驱动。 二.前 言 机电一体化是从系统的观点出发, 综合运用机械技术、微电子技术、自动 控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、 信息变换技术以及软件编程技术等群体技术,根据系统功能目标和优化组织目标, 合

3、理配置与布局各功能单元,在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实 现特定功能价值,并使整个系统最优化的系统工程技术。机电一体化技术应用于 我们生产和生活的方方面面。 因机电一体化技术应用领域的不同而使机电一体化 专业派生出许多专门化,例如数控技术应用、机电一体化设备的制造与维修、自 动机和自动线、制冷与空调、机器人等。 智能小车属于机器人技术范畴，它涵盖了机器人技术的相关知识，包括机械 系统结构、控制系统硬件配置、传感技术、控制算法的程序编程等。因为简易智 能小车的规模较小、制作陈本相对够低，但对电动车的研发具有深入的研究和改 进，即可变为探月车;其次，通过这个项目的制作，可以提高自己的设

4、计经验。 智能小车是运用单片机和光电对管等一系列传感器控制电动小车运动， 通过 设计传感器检测程序和运动控制程序，使电动小车具有智能化的运动功能，达到 模拟骑车按一定的轨迹运动的能力。该设计属于机器人应用范畴，具有较好的应 用前景。 现如今已其在诸多领域有广泛的应用。例如:在生活中，它可以作为导盲车 帮助盲人；在工厂流水线上，它可以完成货物搬运，装卸；在军事上它可以代替 人完成排雷，侦查；在航天领域中，可以完成外星球的矿藏勘探等科学任务。尤 其是在地震，泥石流，矿难等灾害面前，更急需高危险复杂环境下智能小车的应 用。它可通过灵活智能的特性经过狭窄弯曲人无法到达的地方，探测生命迹象， 运送药品食

5、品等急救物资。 本课程设计应是机电一体化系统设计课程学习的一个重要组成部分。 我们主 要基于机器人技术设计车的机械部分。该车成本低廉，准确快捷，可用于工业生 产中。按照生产工艺的要求，通过程序控制，可将工件或原料按照一定的时间送 达指定的位置并完成装卸，节省人力，大大提高生产效率。 第 3 页 共 14 页 三.课程设计主要任务及技术参数 1.主要任务 具体要求：设计带有球形果采摘的机械臂和储料车厢的智能移动小车，完成 采摘机械系统的设计和仿真，进行机械运动规划，完成一系列复杂的动作，如手 爪张合、车体回转等任务。 工件的形状为球形，直径 30-80mm，重量1.0kg。 智能车主要完成任务（

6、如图所示） ： 方案： 沿指定路线进入迷宫实现穿越迷宫车体或机械臂旋转手 爪张开实现对指定物体采摘车体或机械臂旋转放到指定位置一系 列动作。 jk 物体 迷宫 起点 方案 2.车体技术参数 3.操作臂及手爪技术参数 负载能力 10kg 外形尺寸 参照抓持物体 重量 2kg 电池最大重量 2.5kg 电池最大尺寸 150X65X95mm 第 4 页 共 14 页 小车最终能够实现自动抓取工件放入小车的车斗中， 并且能够按照预定的轨 迹运动， 到达目标地点， 机械手臂将小车车斗中的工件取出放到预定的工作地点。 四.方案论证 1.电动机的选择 电动机种类最主要的性能特点 直流电动机 他励、并励机械特性硬，启动转矩大，调速性能好 串励机械特性软，启动转矩大，调速方便 复励机械特性软硬适中，启动转矩大，调速方便 三相异步电 动机 普通笼型机械特性硬，起初转矩不太大，可以调速 高启动转矩起动转矩大 多速多速（速） 绕线式机械特性硬，启动转矩大，调速方法多，调速性能好 三项同步电动机转速不随负载变化 单相异步电动机功率小，机械特性硬 单相同步电动机功率小，