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競賽機器人設計與實踐 版權信息
- ISBN：9787030330475
- 條形碼：9787030330475 ; 978-7-03-033047-5
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
競賽機器人設計與實踐 內容簡介
本書以三種具體的競賽機器人為例, 分別說明了競賽機器人比賽的特點及要求, 機械部分的設計過程, 電子電路部分的電機、傳感器、CPU、電源的選擇及電路板的設計過程, 程序設計過程 ; 同時在每章穿插了一些機械、電子、程序方面的基礎知識。
競賽機器人設計與實踐 目錄
目錄
第1章 緒論
1.1 機器人比賽的發展 1
1.2 機器人比賽的特點 4
1.3 機器人比賽的分類 5
1.4 機器人比賽的場地及環境 7
1.5 機器人比賽的要求 8
1.6 評分標準 9
1.7 競賽機器人的構成 9
第2章 競賽機器人的機械結構設計
2.1 機械結構設計軟件Pro/ENGINEER 13
2.2 機械零件設計的一般準則及步驟 17
2.3 傳動方式及通用零部件 18
2.4 工具準備 24
2.4.1 鋸切工具 24
2.4.2 打孔工具 24
2.4.3 夾持定位工具 25
2.4.4 劃線工具 25
2.4.5 螺絲刀 26
2.4.6 常用機床 26
2.5 常用材料 27
2.5.1 鋁 27
2.5.2 輕木頭 27
2.5.3 碳纖維 28
2.5.4 HDPE 28
2.6 競賽機器人移動方式的選擇 29
2.7 電機選擇 31
2.7.1 轉動慣量的物理定義 32
2.7.2 轉動慣量與轉矩的關系 32
2.7.3 負載慣量的計算 33
2.7.4 機構經加速或減速后負載慣量的計算 35
2.7.5 負載轉矩的計算 36
2.7.6 伺服電機的選用 41
2.7.7 步進電機的選用 42
2.7.8 單位換算 43
2.7.9 電機選用實例 44
第3章 驅動與控制
3.1 直流電機的結構特點 47
3.2 PWM功率放大電路 48
3.2.1 直流電機的驅動 48
3.2.2 PWM功率放大原理 48
3.2.3 標準的PWM功率放大器 50
3.2.4 集成PWM功率放大器 52
3.3 直流電機的伺服控制 54
3.3.1 伺服系統的一般結構 54
3.3.2 全數字伺服系統 55
3.3.3 伺服系統的數字PID算法 57
3.3.4 使用集成電機控制器構成的電機伺服系統 60
3.3.5 多軸電機運動控制器簡介 63
3.4 步進電機控制 67
3.4.1 步進電機的驅動 74
3.4.2 步進電機的單極性驅動 74
3.4.3 步進電機的雙極性驅動 77
3.4.4 步進電機的細分驅動 78
3.4.5 步進電機的驅動電路舉例 80
3.5 舵機驅動與控制 83
3.5.1 舵機的結構及工作原理 83
3.5.2 舵機的驅動電路 84
3.5.3 舵機的控制電路 85
第4章 無線遙控收發裝置
4.1 無線遙控的基本原理 87
4.2 無線遙控收發模塊 88
4.2.1 無線遙控接收模塊 88
4.2.2 無線遙控發射模塊 89
4.3 無線遙控收發裝置原理及應用 91
4.4 遙控距離為1000m的三通道無線遙控器的調試 94
第5章 電源
5.1 電池 97
5.1.1 —次性電池 97
5.1.2 蓄電池 98
5.2 電池的選用方法 101
5.3 充電器/放電器 102
5.4 CPU用5V電源電路 103
第6章 機器人的感覺
6.1 五官與傳感器 105
6.2 感知與認識 106
6.3 機器人的傳感器 106
6.4 開關 107
6.5 巡線傳感器 107
6.5.1 紅外光電反射式傳感器 108
6.5.2 辨色傳感器 111
6.5.3 安裝與調試 113
6.5.4 加大檢測距離的方法 115
6.5.5 由反射光的強度檢測距離 116
6.6 超聲波傳感器 117
6.6.1 超聲波傳感器的原理 117
6.6.2 超聲波距離傳感器的應用舉例 119
6.7 旋轉編碼器 120
6.8 陀螺 121
6.9 加速度傳感器 123
第7章 材料分選機器人設計案例
7.1 競賽的基本介紹 125
7.1.1 比賽場地及道具 125
7.1.2 機器人設計與器材要求 128
7.1.3 比賽過程 129
7.1.4 計分和成績評定方法 129
7.1.5 比賽要點 130
7.2 機械結構設計 130
7.2.1 機構總體方案選擇 130
7.2.2 取料器 131
7.2.3 乒乓球分選機構及過程 133
7.2.4 方塊分選機構及過程 133
7.2.5 巡線底盤 134
7.3 電子部分設計 135
7.3.1 供電模塊 135
7.3.2 單片機*小系統 136
7.3.3 傳感器電路 136
7.3.4 舵機接口電路 137
7.3.5 電機驅動及接口電路 138
7.3.6 八段碼顯示電路 139
7.3.7 紅外線接口電路 140
7.3.8 RS-232 串行通信接 口 141
7.3.9 控制板測試電路 141
7.3.10 總控制板 142
7.4 開發軟件 143
7.4.1 KEIL C 簡介 143
7.4.2 KEIL C 的使用 144
7.5 STC_ISP_V3.91 程序燒寫軟件 148
7.6 軟件設計 149
7.6.1 移動模塊的巡線程序設計 150
7.6.2 機器人方向控制程序設計 151
第8章 搬運競賽機器人設計案例
8.1 大賽基本介紹 179
8.1.1 競賽內容 179
8.1.2 比賽場地及道具 179
8.1.3 機器人設計與器材要求 183
8.1.4 比賽過程 184
8.1.5 評分標準及方法 185
8.1.6 比賽要點 185
8.2 底盤 185
8.2.1 機械結構 185
8.2.2 電子部分 187
8.3 自動機器人 200
8.3.1 機械結構 200
8.3.2 電子部分 204
8.3.3 程序 209
8.4 手動機器人 216
8.4.1 機械結構 216
8.4.2 電子部分 216
8.4.3 程序 218
第9章 “飛思卡爾”杯全國大學生智能汽車競賽
9.1 基本介紹 225
9.1.1 競賽要求 226
9.1.2 整車設計思路 230
9.2 總體方案 231
9.2.1 系統總體方案的選定 231
9.2.2 系統總體方案的設計 231
9.3 智能車機械結構優化 231
9.3.1 智能車的整體結構 231
9.3.2 智能車機械機構調整 232
9.3.3智能車后輪減速齒輪機構調整 236
9.3.4 智能車轉向機構調整優化 236
9.3.5 其他機械結構的調整 238
9.4 電路設計 238
9.4.1 路徑檢測單元 238
9.4.2 電源管理單元 240
9.4.3 車速檢測單元 241
9.4.4 電機驅動單元 242
9.4.5 無線調試單元 244
9.5 軟件設計、控制策略及算法 245
9.5.1 總體程序設計 245
9.5.2 彎道策略分析 246
9.5.3 舵機轉角控制方案 246
9.5.4 電機驅動控制方案 247
9.5.5 激光掃描方案 248
9.5.6 路況檢測方案 248
9.6 系統調試 249
9.6.1 開發調試工具 249
9.6.2 仿真調試 250
9.7 賽車參數 255
第1章 緒論
1.1 機器人比賽的發展 1
1.2 機器人比賽的特點 4
1.3 機器人比賽的分類 5
1.4 機器人比賽的場地及環境 7
1.5 機器人比賽的要求 8
1.6 評分標準 9
1.7 競賽機器人的構成 9
第2章 競賽機器人的機械結構設計
2.1 機械結構設計軟件Pro/ENGINEER 13
2.2 機械零件設計的一般準則及步驟 17
2.3 傳動方式及通用零部件 18
2.4 工具準備 24
2.4.1 鋸切工具 24
2.4.2 打孔工具 24
2.4.3 夾持定位工具 25
2.4.4 劃線工具 25
2.4.5 螺絲刀 26
2.4.6 常用機床 26
2.5 常用材料 27
2.5.1 鋁 27
2.5.2 輕木頭 27
2.5.3 碳纖維 28
2.5.4 HDPE 28
2.6 競賽機器人移動方式的選擇 29
2.7 電機選擇 31
2.7.1 轉動慣量的物理定義 32
2.7.2 轉動慣量與轉矩的關系 32
2.7.3 負載慣量的計算 33
2.7.4 機構經加速或減速后負載慣量的計算 35
2.7.5 負載轉矩的計算 36
2.7.6 伺服電機的選用 41
2.7.7 步進電機的選用 42
2.7.8 單位換算 43
2.7.9 電機選用實例 44
第3章 驅動與控制
3.1 直流電機的結構特點 47
3.2 PWM功率放大電路 48
3.2.1 直流電機的驅動 48
3.2.2 PWM功率放大原理 48
3.2.3 標準的PWM功率放大器 50
3.2.4 集成PWM功率放大器 52
3.3 直流電機的伺服控制 54
3.3.1 伺服系統的一般結構 54
3.3.2 全數字伺服系統 55
3.3.3 伺服系統的數字PID算法 57
3.3.4 使用集成電機控制器構成的電機伺服系統 60
3.3.5 多軸電機運動控制器簡介 63
3.4 步進電機控制 67
3.4.1 步進電機的驅動 74
3.4.2 步進電機的單極性驅動 74
3.4.3 步進電機的雙極性驅動 77
3.4.4 步進電機的細分驅動 78
3.4.5 步進電機的驅動電路舉例 80
3.5 舵機驅動與控制 83
3.5.1 舵機的結構及工作原理 83
3.5.2 舵機的驅動電路 84
3.5.3 舵機的控制電路 85
第4章 無線遙控收發裝置
4.1 無線遙控的基本原理 87
4.2 無線遙控收發模塊 88
4.2.1 無線遙控接收模塊 88
4.2.2 無線遙控發射模塊 89
4.3 無線遙控收發裝置原理及應用 91
4.4 遙控距離為1000m的三通道無線遙控器的調試 94
第5章 電源
5.1 電池 97
5.1.1 —次性電池 97
5.1.2 蓄電池 98
5.2 電池的選用方法 101
5.3 充電器/放電器 102
5.4 CPU用5V電源電路 103
第6章 機器人的感覺
6.1 五官與傳感器 105
6.2 感知與認識 106
6.3 機器人的傳感器 106
6.4 開關 107
6.5 巡線傳感器 107
6.5.1 紅外光電反射式傳感器 108
6.5.2 辨色傳感器 111
6.5.3 安裝與調試 113
6.5.4 加大檢測距離的方法 115
6.5.5 由反射光的強度檢測距離 116
6.6 超聲波傳感器 117
6.6.1 超聲波傳感器的原理 117
6.6.2 超聲波距離傳感器的應用舉例 119
6.7 旋轉編碼器 120
6.8 陀螺 121
6.9 加速度傳感器 123
第7章 材料分選機器人設計案例
7.1 競賽的基本介紹 125
7.1.1 比賽場地及道具 125
7.1.2 機器人設計與器材要求 128
7.1.3 比賽過程 129
7.1.4 計分和成績評定方法 129
7.1.5 比賽要點 130
7.2 機械結構設計 130
7.2.1 機構總體方案選擇 130
7.2.2 取料器 131
7.2.3 乒乓球分選機構及過程 133
7.2.4 方塊分選機構及過程 133
7.2.5 巡線底盤 134
7.3 電子部分設計 135
7.3.1 供電模塊 135
7.3.2 單片機*小系統 136
7.3.3 傳感器電路 136
7.3.4 舵機接口電路 137
7.3.5 電機驅動及接口電路 138
7.3.6 八段碼顯示電路 139
7.3.7 紅外線接口電路 140
7.3.8 RS-232 串行通信接 口 141
7.3.9 控制板測試電路 141
7.3.10 總控制板 142
7.4 開發軟件 143
7.4.1 KEIL C 簡介 143
7.4.2 KEIL C 的使用 144
7.5 STC_ISP_V3.91 程序燒寫軟件 148
7.6 軟件設計 149
7.6.1 移動模塊的巡線程序設計 150
7.6.2 機器人方向控制程序設計 151
第8章 搬運競賽機器人設計案例
8.1 大賽基本介紹 179
8.1.1 競賽內容 179
8.1.2 比賽場地及道具 179
8.1.3 機器人設計與器材要求 183
8.1.4 比賽過程 184
8.1.5 評分標準及方法 185
8.1.6 比賽要點 185
8.2 底盤 185
8.2.1 機械結構 185
8.2.2 電子部分 187
8.3 自動機器人 200
8.3.1 機械結構 200
8.3.2 電子部分 204
8.3.3 程序 209
8.4 手動機器人 216
8.4.1 機械結構 216
8.4.2 電子部分 216
8.4.3 程序 218
第9章 “飛思卡爾”杯全國大學生智能汽車競賽
9.1 基本介紹 225
9.1.1 競賽要求 226
9.1.2 整車設計思路 230
9.2 總體方案 231
9.2.1 系統總體方案的選定 231
9.2.2 系統總體方案的設計 231
9.3 智能車機械結構優化 231
9.3.1 智能車的整體結構 231
9.3.2 智能車機械機構調整 232
9.3.3智能車后輪減速齒輪機構調整 236
9.3.4 智能車轉向機構調整優化 236
9.3.5 其他機械結構的調整 238
9.4 電路設計 238
9.4.1 路徑檢測單元 238
9.4.2 電源管理單元 240
9.4.3 車速檢測單元 241
9.4.4 電機驅動單元 242
9.4.5 無線調試單元 244
9.5 軟件設計、控制策略及算法 245
9.5.1 總體程序設計 245
9.5.2 彎道策略分析 246
9.5.3 舵機轉角控制方案 246
9.5.4 電機驅動控制方案 247
9.5.5 激光掃描方案 248
9.5.6 路況檢測方案 248
9.6 系統調試 249
9.6.1 開發調試工具 249
9.6.2 仿真調試 250
9.7 賽車參數 255
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