双机械臂遥控机器人说明书——邵明绪

序号：编码：双臂可移动式遥控机器人双臂可移动式遥控机器人II摘要本项目是一台远距离遥控的履带式双机械臂机器人,主要执行地震救援,排爆,危险环境监测和侦查等人难以接近的危险场所的工作。双机械臂采用电动推杆进行驱动，使得单臂负载力达到30kg。采用两种不同的无线数据传输技术，实现了机械臂和机械手动作信息采集无线数据传送，以及机器人运动参数及动作控制命令的无线数据传送，结合短距离传输和中远距离数据传输两种无线传输方式，保障机器人在1500m范围内的无线控制。双机械臂结构，既可以单臂独立工作，又可以双臂配合工作，利用机器人运动学方程的正、逆解，结合控制算法巧妙地解决了双臂干涉问题。采用拟人化的控制方式，使得本机器人具有较好的可控性。关键词：双臂电动推杆遥控机器人双臂可移动式遥控机器人IIIAbstractThisprojectisadistanceremotecaterpillarrobotwithdouble-armmanipulator,whichmainlytakesthedangerousjobsonthecertaininaccessiblehazardouslocationinsteadofpeople,suchasearthquakerescue,explosiveordnancedisposalanddangerousenvironmentalmonitoringanddetection.Thedouble-armmanipulatordrivenbyelectricrodmakesthesinglearmbearupto30kg.Theapplicationoftwokindsofdifferentwirelessdatatransmissiontechnologyrealizesthewirelessdatatransferforactioninformationcollectionbetweenthemechanicalarmandmanipulatorandforthemotionparametersandactioncontrolcommand,meanwhile,combinedwithshortandmedium-longdistancedatatransmission,itguaranteesthewirelesscontrolofrobotwithinthe1500meters.Doublemechanicalarmstructurecanworkindependentlyandarmwitharms.Armsinterferencecanbeavoidedskillfullybysolutionofrobotkinematicsequationstothepositiveandinverseworkandincombinationwiththecontrolalgorithm.Theanthropomorphiccontrolmodemakesthisrobotabettercontrollability.Keyword:double-armlinearactuatorremotecontrolrobot双臂可移动式遥控机器人IV目录第一章概述.......................................11.1方案背景.........................................................................................11.2方案提出.........................................................................................21.3方案组成.........................................................................................5第二章电路与通信部分实现.........................62.1机器人主控制系统.........................................................................62.11电源部分...............................................................................................................62.12处理器部分...........................................................................................................72.13通信部分...............................................................................................................72.14驱动部分...............................................................................................................82.2数据中转器...................................................................................10第三章机械部分实现..............................113.1机器人手臂...................................................................................113.2夹持器...........................................................................................123.3履带式底盘...................................................................................133.4可升降云台...................................................................................153.5机器人躯干...................................................................................16第四章控制部分实现..............................18第五章软件部分实现..............................195.1多角度视频采集...........................................................................195.2现场语音交流...............................................................................195.3GPS定位........................................................................................195.4系统运行状况与故障检测...........................................................195.5模块独立关闭...............................................................................205.6无线视频监控与传输...................................................................20第六章市场前景..................................23双臂可移动式遥控机器人V第七章总结......................................24参考文献.........................................25附录A推荐者情况及对作品的说明....................26附录B机器人各模块实物图.........................28双臂可移动式遥控机器人1第一章概述1.1方案背景随着科学技术的发展，人们已经进入了一个信息化、机械化、智能化的时代，而其中最具代表意义的就是机器人技术。在过去的几年里，人们在对遥控机器人系统潜力的认识上有了巨大进展，遥控机器人的适用场合大大增加。遥控机器人的使用范围也十分广泛，在工业生产、军事、航空航天等领域都有着大量的应用。以工业生产为例，遥控机器人能替代许多传统的设备，模仿人的某些动作，按人工控制要求来实现抓取、搬运物件或完成相应操作。同时，也可代替人工的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化。因此，受到机械制造、冶金、电子、包装、塑料、轻工和原子能等众多行业人士的关注。固定式工业机器人的采用会带来为人称道的优势，其功能、品质更臻于完善，所需人力更少，同时更加高效、可靠和节省成本。促使人们采用遥控机器人的另一个原因是，它可以完成人类不能完成的任务并可在危险场合进行工作。可移动性这一概念并不局限于机器人在工厂的一定地面上的运动，相反机器人应能自由地漫游，其功能更多，能带来的效益更高。并且在现今的社会生活中，不管在军事航天、工业制造、农业生产、科研探究，还是我们的娱乐生活，机器人的应用越来越广泛。但是现在机器人在科技领域还属高科技产品，不仅研究开发难度大，生产设计成本高，并且成品价格高、对使用人员的知识技能要求太高。在国内，遥控机器人的开发和应用和世界发达国家相比差距较大。双臂可移动式遥控机器人2如今使用的机器人，按照操作方式来分类，无非可以分为人工控制的机器人和智能控制的机器人。这两中机器人各有优势，但也各有缺点。人工控制的机器人，普遍使用键盘、摇杆等非直观方式来操控，操作起来极不人性化，往往很简单的目标，却需要很复杂的操作才能实现；而智能控制的机器人，虽然其可以不需要人的介入即可完成任务，但是机器始终是机器，它只能按照固定的程序来运行，不能像人一样的思考，因此，它受环境的影响会比较大，容易产生误操作，甚至产生负面效果。伊拉克战争时期，美军投入了一批机器人军人来进行巡逻，这些机器人都有着很高的智能化，并且可以根据程序的设定，自动判断目标是否为恐怖分子，并自动射击。然而这些高科技机器人军人仅服役了不到两周的时间就全部被空运回国，正是因为其不能像人一样去思考，滥杀了无辜。以上例子证明，虽然机械智能化是当今社会发展的一个趋势，但是在复杂的情况下，关键的操作还是要由人来决定的，机器永远都是机器，是不能代替人的。本项目主要思路是：通过对双机械臂的驱动设计和结构设计，提高双机械臂的动作能力和负载力，简化机器人的结构和加工复杂度；采用一种新的控制方式，提高多自由度机器人的可控性；通过对机器人控制系统、通信系统和机械结构的高安全性和高稳定性设计，提高机器人整体的稳定性和安全性。1.2方案提出针对上述对现今应用的遥控机器人的分析，基于现有的单片机原双臂可移动式遥控机器人3理与应用技术、机械结构设计技术、舵机及电机控制技术、图像处理技术以及无线信号传输技术，我们设计了一款可通过人手臂控制的远距离遥控的履带移动双机器臂机器人。具体来说