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        基于慧魚模型的割草機(jī)器人設(shè)計(jì)

        2017-05-08 23:08:53孫波劉永嘉王繼慧
        山東工業(yè)技術(shù) 2017年8期
        關(guān)鍵詞:智能機(jī)器人循跡

        孫波+劉永嘉+王繼慧

        摘 要:本課題用慧魚模型設(shè)計(jì)并構(gòu)建了一種小型自動(dòng)割草機(jī)器人器人模型?;埕~創(chuàng)意組合模型是一種技術(shù)含量較高,經(jīng)拼接后形成的工程類模型,是展示科學(xué)原理和科學(xué)技術(shù)的理想教學(xué)器材。本文設(shè)計(jì)是以德國(guó)慧魚創(chuàng)意積木所搭建而成的模擬機(jī)器人為基本構(gòu)架,運(yùn)用電腦界面板去控制驅(qū)動(dòng)割草機(jī)器人器人,使機(jī)器人的行為動(dòng)作達(dá)到我們的要求。通過(guò)慧魚模型拼接組裝,程序編制,任務(wù)達(dá)到要求,簡(jiǎn)明扼要的闡釋了機(jī)械之間的配合關(guān)系,各種傳感器安裝使用,軟件編寫,實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁線圈的控制,操作簡(jiǎn)單易懂,更加方便快捷。

        關(guān)鍵詞:慧魚;智能機(jī)器人;循跡;邊界識(shí)別

        DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.08.180

        1 割草機(jī)器人功能實(shí)現(xiàn)

        1.1 割草機(jī)器人割草功能

        割草機(jī)器人的割草功能實(shí)現(xiàn)是由電動(dòng)機(jī)通過(guò)蝸輪蝸桿連接到頭實(shí)現(xiàn)。小型電動(dòng)機(jī)連接齒輪箱,然后在連接上刀頭來(lái)控制刀片轉(zhuǎn)速,實(shí)現(xiàn)割草過(guò)程。

        1.2 邊界識(shí)別功能

        邊界識(shí)別的實(shí)現(xiàn)是利用循跡傳感器可以尋找到白色表面的黑色邊界的功能,割草機(jī)器人左右輪各用直流雙向電機(jī)驅(qū)動(dòng),所以通過(guò)設(shè)置兩個(gè)輪子的轉(zhuǎn)速?gòu)亩_(dá)到控制轉(zhuǎn)向的目的。

        1.3 避障功能

        割草機(jī)器人車頭安裝兩個(gè)活動(dòng)擋板,擋板底下安裝兩個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)I3,I4。當(dāng)前方障礙推動(dòng)擋板會(huì)觸碰微動(dòng)開(kāi)關(guān)I3,I3觸動(dòng),控制系統(tǒng)會(huì)控制機(jī)器人M1旋轉(zhuǎn),M2旋轉(zhuǎn),使機(jī)器人偏移避開(kāi)障礙。

        2 割草機(jī)器人的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        2.1 軟件介紹

        慧魚控制器模擬運(yùn)動(dòng)過(guò)程的實(shí)現(xiàn)需要通過(guò)ROBOPro軟件來(lái)進(jìn)行編程。ROBOpro軟件在Windows平臺(tái)上運(yùn)行,使用圖形化的控制單元,流程圖式的圖框編程過(guò)程。

        2.2 控制程序編制

        軟件設(shè)計(jì)的程序大體可分為割草、循跡邊界識(shí)別、避障和計(jì)時(shí)循環(huán)四大部分。程序?qū)?shí)現(xiàn)開(kāi)始機(jī)器人前進(jìn)→割草刀片旋轉(zhuǎn)→避障→邊界識(shí)別→循環(huán)計(jì)時(shí)等動(dòng)作。

        a.子程序。

        ① Random。該程序執(zhí)行,初始值為0,一個(gè)路徑傳至random計(jì)數(shù)量,另一個(gè)路徑執(zhí)行值為一,進(jìn)行判斷Z>15是否成立,若為否則+1繼續(xù)進(jìn)行判斷,并且傳至下一個(gè)程序,同時(shí)等待0.06秒后繼續(xù)判斷。若為是,則重新開(kāi)始循環(huán)。

        ② Turning random。轉(zhuǎn)向程序是循跡的反應(yīng)程序,程序運(yùn)行,電動(dòng)機(jī)M1M2同時(shí)順時(shí)針旋轉(zhuǎn),機(jī)器人后退,然后延時(shí)0.5秒后,M1逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),M2繼續(xù)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),完成機(jī)器人后退轉(zhuǎn)向。最后根據(jù)隨機(jī)計(jì)數(shù)模塊給定的計(jì)數(shù)值,等待執(zhí)行后M1M2同時(shí)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),機(jī)器人繼續(xù)前進(jìn)。

        ③Avoiding right。該子程序?yàn)橛冶苷铣绦?,程序?zhí)行,電動(dòng)機(jī)M1M2順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),機(jī)器人后退,后退60毫米后停止等待,接收到信號(hào)時(shí),機(jī)器人電動(dòng)機(jī)M1繼續(xù)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),M2逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),機(jī)器人割草機(jī)器人完成轉(zhuǎn)彎,轉(zhuǎn)55毫米距離后停止等待,之后接收到信號(hào)停止等待0.5秒后前進(jìn)。

        ④Avoiding left。該子程序?yàn)樽蟊苷铣绦?,程序?zhí)行,電動(dòng)機(jī)M1,M2順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),機(jī)器人后退,后退60毫米后停止等待,接收到信號(hào)時(shí),機(jī)器人電動(dòng)機(jī)M1逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),M2順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),機(jī)器人割草機(jī)器人完成轉(zhuǎn)彎,轉(zhuǎn)70毫米距離后停止等待,之后接收到信號(hào)停止等待0.5秒后前進(jìn)。

        b.主程序。將每個(gè)字程序嵌入到主程序中,完成主程序圖。主程序啟動(dòng),電機(jī)M1,M2,M3同時(shí)啟動(dòng),隨機(jī)計(jì)數(shù)程序同時(shí)啟動(dòng)。緊接著通過(guò)I3,I4判斷A是否為零,若為零則進(jìn)行避障程序,若不為零,則繼續(xù)通過(guò)I1,I2判斷A(I1,I2的邏輯關(guān)系)是否為零。若為零則進(jìn)行循跡子程序,若不為零則返回上一程序繼續(xù)循環(huán)。主程序圖如下:

        3 割草機(jī)器人的運(yùn)行調(diào)試

        總體來(lái)說(shuō),整個(gè)智能車系統(tǒng)的構(gòu)建滿足了設(shè)計(jì)的需求。由于設(shè)計(jì)和其他客觀條件的限制,在調(diào)試過(guò)程中進(jìn)行了一些改進(jìn)。主要有以下兩個(gè)方面:(1)循跡系統(tǒng)本來(lái)運(yùn)用一個(gè)循跡調(diào)節(jié)線路,可是在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)了卡死跟無(wú)法靈活調(diào)整方向的現(xiàn)象,后來(lái)重新設(shè)計(jì),后采用兩個(gè)調(diào)節(jié)線路,使機(jī)器人更加智能化化調(diào)節(jié)自身行駛路線;(2)在調(diào)試過(guò)程中,增加了一個(gè)隨機(jī)計(jì)數(shù)過(guò)程,此過(guò)程增加了割草機(jī)器人每個(gè)環(huán)節(jié)的連貫性和整體的智能性。

        4 結(jié)論

        本次設(shè)計(jì)構(gòu)建割草機(jī)器人模型,此模型是以慧魚創(chuàng)意組合模型為平臺(tái),通過(guò)ROBO TX接口板與ROBO Pro軟件的程序設(shè)計(jì)形成了自動(dòng)循跡避障割草功能。本設(shè)計(jì)通過(guò)傳感器判斷并檢測(cè)障礙物、通過(guò)軌跡傳感器進(jìn)行循跡,并對(duì)割草機(jī)器人的循跡、避障功能進(jìn)行了研究,完成了硬件制作及軟件設(shè)計(jì),成功實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)割草循跡智能避障功能。

        參考文獻(xiàn):

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        [7]朱學(xué)敏.慧魚模型指導(dǎo)書[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2010.

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