全自动仓库灭火机器人设计毕业设计论文(24页).doc

-全自动仓库灭火机器人设计毕业设计论文-第 24 页目 录1 绪论11.1 机器人的定义11.2 机器人的发展11.3 机器人的主要用途21.4 机械创新设计的背景22 总体设计42.1 方案设计42.2 创新亮点42.3 ROBOPro软件的简介52.4 全自动仓库灭火机器人的总体结构设计53 全自动仓库灭火机器人的控制部分113.1 全自动仓库灭火机器人的整体运动方式113.2 程序执行方式123.3 控制要求的分析133.4 ROBO扩展板和接口板的型号及功用154 子程序设计164.1 寻光程序164.2 越障程序164.3 左避障程序174.4 右避障程序194.5 报警灯204.6 灭火方式214.7 确定火源，自行（左、右）拐22总结25致谢27参考文献291 绪论说起机器人，大部分人脑海中闪现的恐怕都是一系列钢筋铁骨且具有人类外形的机器，而实际上，机器人的存在状态不一定是人形的；以及机器人所涉及的应用领域，需根据不同的机器人去完成这一系列工作。1.1 机器人的科学定义机器人的定义，每个人的理解均有所不同，有些人认为机器人至少有一只手和一个手臂；能自行推动和自行转向；有配套的动力系统和控制系统；能容纳一定数量指令的存储器；有各种传感器能识别对象和环境。日本早稻田大学加藤一郎教授则认为机器人要有意识的头脑、工作的手、移动的脚、接受感觉的各种传感器这几个要素组成。可见，机器人并不是人，它是一种机械和电子相结合的自动化机器，可以根据人类的需要编写相应的程序，实现某些功能，它并不一定要有人的形态1 罗志增主编.测试技术与传感器M.西安：西安电子科技大学出版社，2008.。1.2 机器人的发展从机器人技术的发展水平来看，机器人主要经历了简单可变成机器人、低级智能机器人和高级智能机器人。1.2.1 简单可编成机器人简单可编成机器人是第一代机器人，能根据人们设好的程序按照一定的顺序和路径来实现特定的动作。若要更改机器人的动作，只需重新编写控制程序即可。目前大部分工业机器人都属于这类，它能分担人类的部分工作，但是它只是按照人类预定的指令动作，不会感知所处的环境，更不会因为环境的变化而随时做出反应。1.2.2 低级智能机器人低级智能机器人是第二代机器人，相比较第一代的机器人，它增加了一些用于感知环境的感觉装置，因此也可以称作感觉机器人。第二代的机器人可以感知到环境的简单信息，并可根据某些参数的变化进行一些分析计算，改变自身的行动。这一代的机器人已经具备了一定的自行适应的能力，一旦外界环境有变化，也可以做出某些反应，极大地提高了机器人的灵活性。1.2.3 高级智能机器人高级智能机器人是第三代机器人，它不但具有第二代基本的感知设备和自适应能力，还能够识别对象和所处的环境，并根据人的指令和自身的判断结果自动确定但钱环境下的相应动作。目前对此类机器人反映能力的研究，主要集中在如下三方面：a) 对环境的感知能力。b) 对环境的作用能力。c) 对环境、作业的思考能力。 1.3 机器人的主要用途机器人目前正广泛应用于日常生活、空间探索、军事应用和工业生产等各个领域，随着科学技术的发展，义勇的范围也在不断地扩大。逐渐地用于实验、采矿、冶金、农业、林木、畜牧业、纺织、食品制造等各个领域。1.3.1 日日常生活领域在生活领域，机器人主要用以提高人们的生活水平，丰富日常文化和娱乐生活。进入21世纪，随着科学的进步和技术的成熟，机器人家族将更大的发展。常见的机器人有：家政服务机器人、导游机器人、表演机器人、教学机器人、机器人宠物、仿人形机器人等。1.3.2 空间探索领域机器人用语空间探索，也是人们进行机器人研究的主要目的之一。这里的空间探索包含很广泛，不仅仅是指对 的开发，还包括其他任何对人类危险的环境或者是人类无法到达的地方，只要是人类想了解的，都是探索的目标。无疑机器人将成为辅助人们了解那里的有力工具。常见的机器人有：火星探测车、水下机器人、管道机器人等。1.3.3 军事应用领域军事领域，作为一个国家高科技产品的主要使用方向之一，必然可以看到特种机器人在军事上的应用。常见的机器人有：反恐防爆机器人、扫雷机器人、自主式车辆、机器人军团等。1.3.4 工业生产领域工业生产也是目前最广泛使用机器人的领域，因为机器人的出现，将人类从枯燥重复的、繁重的生产劳动中解放出来。工业上甚至有些生产环境是有害健康的、危人性命的，工业机器人替代人类成这里的主要劳动力，也是将来的发展趋势。现在已经有很多种机器人站上了工业生产的第一线。常见的机器人有：装配机器人、分拣机器人、搬运机器人、喷涂机器人、焊接机器人等。1.4 全国大学生机械创新设计大赛的背景1964年，慧鱼创意组合模型（fischertechnik）诞生于德国，是技术含量很高的工程技术类智趣拼装模型，是展示科学原理和技术过程的理想教具，也是体现世界最先进教育理念的学具，为创新教育和创新实验提供了最佳的载体。慧鱼创意组合模型的主要部件采用优质尼龙塑胶制造，尺寸精确，不易磨损，可以保证反复拆装的同时不影响模型结合。全国大学生机械创新设计大赛的目的在于引导高等学校在教学中注重培养大学生的创新设计意识、综合设计能力与团队协作精神；加强学生动手能力的培养和工程实践的训练，提高学生针对实际需求通过创新思维,进行机械设计和工艺制作等实际工作能力；吸引、鼓励广大学生踊跃参加课外科技活动，为优秀人才脱颖而出创造条件。2 总体设计在当今社会火灾发生的机率越发频繁，严重损害国家和人民的利益，尤其是仓库火灾。仓库是物资集中储存的场所，包括由国家、集体和个体经营的储存物品的各类仓库、堆栈、货场，一旦发生火灾经济损失巨大，对社会各方面影响大，后果严重，而且仓库一旦发生火灾，救火困难，威胁人民的生命，所以急需能用于仓库灭火的产品。我们小组针对仓库火灾设计了一款仓库全自动灭火机器人，该灭火机器人能进行无人控制的全自动灭火，降低消防人员的危险程度，降低财产损失。2.1 方案设计为了可以使全自动仓库灭火机器人在灭火过程中实现全自动无人控制，所以其中一个最重要的功能就是可以自动搜索火源，而这个功能可以使用光敏传感器来实现，通过一个固定的光敏传感器和一个可以进行横向120度转动的传感器来进行配合使用，就可以大范围的搜索火源，同时还可以对火源进行精确定位。但需要注意的是灭火机械手臂要与火源之间保持一个固定的距离，如果这个距离过短的话，即机械手臂与火源靠的太近的话则会因高温烧损机械手臂，距离太远则达不到良好的灭火效果，所以该距离应是灭火的最佳距离。我们可利用一个光敏传感器来达到这个功能，光敏传感器安装在灭火机械手臂上，当这个机械手臂升出灭火时，在慢慢靠近火源的过程中，当靠近到一定距离时，光敏传感器就会给机械手发出一个停止伸出的信号，从而达到一个可以自动调整机械手与火源之间距离的功能。由于全自动灭火机器人是在一间仓库里进行无人控制灭火，就必须还需要具有另外两个功能：越障与避障功能，其中避障功能可由安装在机器人四周的7个导轮来实现，比如说在机器人灭火的途中，刚好碰到左边的导轮，机器人往右边拐60度，碰到右边的导轮就往左边拐60度，从而来达到一个避障的功能。而越障功能可以利用一个大功率电机来带动丝杠与前半节车身上的内螺纹相啮合，电机正转可以把前半车身向上拉起一个角度，电机反转可以使整个车身向上拱起，不过整个车身是由两段底座通过活动铰链连接在一起的，从而整个车身有一个可以活动的角度，然后通过两节车身底座向上与向下运动的配合来达到越障功能2 郭迎福主编.测试技术与信号处理M.中国矿业大学出版社，2009.23 郭迎福主编.测试技术与信号处理M.中国矿业大学出版社，2009.3。2.2 创新亮点独特的避障机构与越障机构相结合,使仓库全自动灭火机器人可以在一个有障碍的房间里独自去寻找火源,自动化程度高。避障结构由7个导轮加7个接触开关组成,结构紧凑,避障能力强。越障机构越障功能可以利用一个大功率电机来带动丝杠与前半节车身上的内螺纹相啮合，电机正转可以把前半车身向上拉起一个角度，电机反转可以使整个车身向上拱起，不过整个车身是由两段底座通过活动铰链连接在一起的，从而整个车身有一个可以活动的角度，然后通过两节车身底座向上向下运动的配合来达到越障功能。旋转的光敏传感器与固定的光敏传感器相结合,使其可以大范围的寻找火源并且可以对火源进行精确定位,当确定火源的位置后机器人可以自行靠近火源,从而自动化程度高。灭火装置利用旋转的伸缩式机械手臂来完成,从而可以加大灭火范围，加强灭火效果，灭火时比较灵活并且可以自行判断火源是否被扑灭。还可以根据不同的灭火对象使用不同的灭火剂4 霍伟主编.机器人动力学与控制M. 北京:高等教育出版社，2005.4。2.3 ROBOPro软件的简介 此处省略 NNNNNNNNNNNN字。如需要完整说明书和设计图纸等.请联系 扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套机械毕业设计下载！该论文已经通过答辩兼容Windows 98,ME,NT,2000,XP的图形化ROBO软件，用来对ROBO接口板（货号：93293）和ROBO扩展接口板（货号：93294）进行编程，也可对以前的智能接口板（货号：30402）在线编程模式控制。因为使用了各种功能模块组成的流程图编程模式，易于入门级用户使用。各功能模块和子流程间可以进行数据交换，不仅可以用变量方式，也可以用图形化连接方式。编程操作更容易理解。子流程存储在一个库文件中，可以任意调用而不必知道其内部工作原理。图形化编程语言ROBO Pro提供了现代编程语言中的所有关键元素，比如队列，函数，递归，对象，异步事件，准并行处理等等，使其对专业程序员也是一个有力工具。程序直接翻译成机器语言，以便有效地执行。即便是高级程序员也会发现ROBO Pro的知识点无止境。用ROBOPro可以方便的编写teachin程序或者其它windows软件交换数据。在线模式下，可以并接多块ROBO Pro接口板来控制大规模的模型，还可以生成包含开关、控制器、显示等元素的控制面板。2.4 全自动仓库灭火机器人的总体结构设计2.4.1 动力机构根据仓库灭火的工作环境，我们设计的仓库全自动灭火机器人采用履带式的移动方式。利用两个大功率的马达来带动前半身的两根履带，其特点是越野性能好,能够越过阶梯、壕沟等障碍,一般如坦克、推土机等均采用此类移动机构。整个车身是由两段底座通过活动铰链连接在一起的，从而整个车身有一个可以活动的角度，然后通过车身向上向下运动的配合来达到越障功能，如图2.1。图2.1 车身底座2.4.2 越障机构仓库全自动灭火机器人在行进过程中遇到障碍物时，它首先通过自身安装在最前的两个接触开关来确定障碍物的高度，相当于两个极限位置，只有当障碍物的高度在两个接触开关之间时（如图2.2），机器人才会开始执行越障程序，如低于下方的接触开表示机器人可以不改变车身任何位置就可以逾越过去，如果高于上方的接触开关表示障碍物无法逾越，从而达到自动识别障碍物高度的功能，如不能判别出无法逾越障碍物则避障绕行。图2.2 自动判别障碍物高度的两个导轮灭火机器人在运动过程中碰到前方最低的那个接触开关，机器人开始执行越障程序,这时利用一个大功率电机来带动丝杠,在利用丝杠与前半个底座上的内螺纹相啮合进行传动,从而将前半个底座拉起，整个越障过程如图2.3,图2.4和图2.5。图2.3 越障前图2.4 越障刚开始图2.5 越障快结束时但该越障方式，还要考虑到一个车身的重心问题，在刚开始越障时，整个车身的重心必须在后半节车身，以便把前半节车身抬起，当越障快结束时，整个车身的重心必须在前半节车身。所以这里需设置一个可以用来调节车身重心的滑台，如图2.7。而滑台中的传动机构为丝杠传动，由于丝杠传动传动效率较高，能高效地将扭力转化为推力，或将推力转化为扭力。精度保持性好，滚道形状准确，滚动摩擦磨损极小，具有良好的精度保持性、可靠性和使用寿命。所以考虑到该机器人在灭火时调整车身重心的频繁，故选丝杠传动。 图2.7 用来调整整个车身重心的滑台机构2.4.3 避障机构仓库全自动灭火机器人的避障机构一共由7个导轮和7个接触开关组成，当碰到上方的接触开关的时候（接触开关如图2.2），机器人开始进执行避障程序，这时机器人向左转动一个60度的角度，然后向后直线倒退一小段距离，然后再向前运动，如果这时还没有避过障碍，这时就会碰到右边的接触开关（接触开关位置如图3.9），然后机器人再向左转动一个60度的角度，如果这时碰到左边的接触开关时，机器人就向右边转动一个60度的角度，之后向后直线倒退一小段距离，然后再向前运动，如果在向后退的过程的中，后面有障碍物的话，当碰到机器人最后的两个接触开关的时候，则机身先向前运动一小段距离，然后往右转动一个60度的角度，碰到右边的接触开关机器人往左转动一个60的角度，碰到后面的接触开关就向前运动一小段距离，直到7个接触开关都不被碰到的时候，就可以顺利绕过障碍物了。其中的导轮机构如图2.86 曲凌主编.慧鱼创意机器人设计与实践教程M.上海交通大学出版社，2007.5。图2.8 避障机构实物照2.4.4 自动寻光机构仓库全自动灭火机器人的自动寻光机构是由一个运动的光敏传感器和一个固定的光敏传感器组成，其中运动着的光敏传感器用以在一个大范围内进行寻找光源，而固定着的寻光传感器用以对火源进行精确定位。运动的光敏传感器须以一个120度的角度左右摆动,且在摆动时速度不能太快，所以该机构可以由一个转盘来实现左右的摆动,而转盘的动力装置可以由一对蜗轮蜗杆来实现，因为蜗轮蜗杆可以得到一个很大的传动比，且运动时比较平稳，如图2.9。图2.9 自动寻光机构2.4.5 灭火装置仓库全自动灭火机器人的灭火装置由一个可伸缩式机械臂和一个可旋转的底盘组成,从而可加大灭火的范围和加强灭火效果，另外灭火装置还包括一个水平的滑台,在越障和避障中用来控制整个车身的重心（如图2.7）。一个伸缩的机械手臂，并且可以向上抬起一个角度，当遇到比较大火势的时候，抬起机械手臂既可加强灭火效果，又可以避免高温烧损机械手臂,工作时机械手状态如图2.10。图2.10 机械手工作时3 控制部分 3.1 机器人的整体运动方式该机器人可以在无人看守的情况下实现全方位灭火，能根据火源的位置自动改变车身位置，在灭火的途中如果碰到障碍物，可以自动判别障碍物的高度，当判别出障碍可逾越时能自动越过障碍物，当判别出障碍物无法逾越时，可以绕过障碍物。从而可以实现平时24小时监控仓库或当发生火灾时进行灭火。自动寻光机构开始以180的角度来回的摆动来搜索火源,当光敏传感器搜索到火源时,灭火机器人开始调整整个车身的重心,以便可以更加轻松的转动整个车身,当调整完毕后,整个车身开始转动,直至车身与火源在一直线上,把车身的重心调回到初始位置上，寻光机构也回到初始位置,机器人向火源的方向前进, 当灭火机器人在灭火的行进过程中遇到障碍物,灭火机器人先开始判别障碍物的高度,当判别出障碍物可以越过的时候,灭火机器人先倒退一小段距离，然后开始越障，越障机构开始工作，先抬起前半个车身，向前行进，把整个车身的重心移动到前半节车身，使整个车身向上拱起， 向前行进一小段距离，最后抬起后半节车身，越障完毕。如果当判别障碍我很低，灭火机器人就直接越过障碍物。当灭火机器人判别出前面的障碍物无法越过的时候,灭火机器人开始避障,机器人先往右转动一个角度,往前行进一小段距离,再往右转动一个角度,这时机器人自动判别是否绕过障碍,如果没有绕过障碍。机器人还会往前行进一段距离后再往右转动，在机器人转动的过程当中，6个导轮轮流工作，如果再向 右转动时，碰到了右边的导轮，则车身往右转，如果再向左转动时，碰到了左边的导轮，则车身往右转，这样一次类推，从而达到一个自动避障的功能。当机器人接近火源时,机械臂上的光敏传感器感受火光的强度,这里我们把光敏传感器的数值设置为当火光的强度低于100时,灭火机器人停止前进,开始伸出并抬起机械手臂,开始喷洒灭火剂,并在喷洒的过程中机械手来回摆动两次,使其可以达到更好的灭火效果，最后自动寻光机构在来回摆动一次来判别火是否被扑灭。如果没有被扑灭，灭火机器人会再次伸出机械手臂进行灭火，直至火被扑灭为止。如果当机器人没有再搜索到火源时，灭火机器人会向后转动180度，然后开始搜索火源，从而达到360度全方位灭火6 濮良贵主编.机械设计M.北京：高等教育出版社，2006.67 孙桓主编.机械原理M. 北京：高等教育出版社，2006.7。3.2 程序执行方式程序的编写方式：如图(3.1)：报警灯的程序开始执行；M1(EM2)电机反转-I1(EM2)开关判断-减值运算指令-给定变量数值为30-判断指令-当(N)时，程序反馈到M1(EM2)电机反转；当(Y)时，M1(EM2)电机停止- M1(EM2)电机正转-I1(EM2)开关判断-当(1)时-加值运算指令-给定变量数值为30-判断指令-当(Y)时，程序反馈到M1(EM2)电机反转；当(N)时，程序反馈到I1(EM2)开关判断。当(0)时-AX、AY光敏传感器-判断指令-当大于1023时，程序反馈到I1(EM2)开关判断；当小于1023时-判断指令-当小于30时-M1(EM2)停止-车身调整(出)-左拐-车身调整(收)-传感器(左)-直走；等于30时-直走；当大于30时-M1(EM2)停止-车身调整(出)-右拐-车身调整(收)-传感器(右)-直走。I8(IF1)开关判断和I5(IF1)开关判断-当(1)时-加值运算指令；I6(IF1)开关判断-当(1)时-减值运算指令； I7(IF1)开关判断-当(1)时-赋值运算指令。给定变量数值为30-判断指令-当小于0时-倒车-越障-直走一小段-停车-反馈到程序的首端；当等于0时-倒车-右避障-反馈到程序的首端；当大于0时-倒车-左避障-反馈到程序的首端。当I8(IF1)开关判断、I5(IF1)开关判断、I7(IF1)开关判断、I6(IF1)开关判断-当(0)时-AX(EM1)传感器-判断指令-当大于100时，反馈到程序I8(IF1)开关判断、I5(IF1)开关判断、I7(IF1)开关判断、I6(IF1)开关判断；当小于100时-停车-判断指令-当小于50时-短距离-灭火-喷洒2次-灭火装置关-短距离(收)；当大于50时-长距离-灭火-喷洒2次-灭火装置关-长距离(收)。巡视-AX(EM1)传感器-判断指令-当(Y)时，反馈到开关判断50之上；当(N)时-旋转180度-3S-程序的首端。图3.1 母程序3.3 控制要求的分析对于模块与机器人的各个元器件之间的联系方式，我们将表格中排列出来。具体参数如下表3.2所示：表3.2 I/O分配表IF1模块名称控制单元AX光敏传感器1AY光敏传感器2I1调整机器人车身的马达限位开关I2机器人的左轮电机的限位开关I3 机器人的右轮电机的限位开关I4机械手臂的一级前后电机的限位开关I5机器人左避障的限位开关I6机器人越障的限位开关I7机器人左避障的限位开关I8机器人右避障的限位开关M1调整机器人车身的马达M2机器人左轮电机M3机器人右轮电机M4机械手臂的一级前后电机EMI模块名称控制单元AX光敏传感器3I1机器人大转盘马达的限位开关I4机器人尾部的限位开关（左）I5机器人尾部的限位开关（右）I8机器人右避障的限位开关M1机器人大转盘上的马达M2报警灯1M3报警灯2M4报警灯3EM2模块名称控制单元I1传感器3的马达限位开关I3机械手臂的二级前后电机的限位开关I4机械手臂的三级前后电机的限位开关I8传感器3的马达（起点位置）的限位开关M1传感器3的马达M2指示灯M3机械手臂的二级前后电机M4机械手臂的三级前后电机3.4 ROBO扩展板和接口板的型号及功用对于ROBO扩展板与接口板，我们对它的产品的名称、型号、类型及产品的功用列出表格，如下表3.3所示：表3.3 ROBO扩展板和接口板图片产品的名称ROBO接口板ROBO接口板扩展板产品的型号9329393294产品的类型配套产品 <辅助件>配套产品 <辅助件>产品的功用1处理器：三菱30245系列，16位微处理器。2存储器：128K RAM和128K flash memory，flash memory中可以存两个程序，RAM中可以存一个程序，程序可在线和下载操作，通过USB1.1/2.0和RS232串口与电脑连接四路马达输出9V/250mA，8个级别速度控制，带有短路保护功能。3八路9V DC数字信号输入，两路模拟量输入。4四路模拟信号输入（两路0-5.5K；两路0-10V）。5可实现远红外线控制。6可扩展射频数据连接功能板ROBO无线射频通讯模块（货号：93295）。1可以扩充ROBO智能接口板输入输出数量，通过USB1.1/2.0连接，支持程序在线操作。2四路马达输出9V/250mA，8个级别速度控制，带有短路保护功能。3八路数字信号输入。4一路模拟信号输入0-5.5K。带有ROBO接口板扩展板接口，ROBO接口板共扩展3块ROBO接口板扩展板。4另购附件：直流开关电源9V/1A。4 子程序部分 4.1 寻光的程序思路将机器人放置仓库之中，需要对它进行一个24小时的一个巡视过程。自动寻光机构开始以120的角度来回的摆动来搜索火源，因此在这里考虑到电机脉冲问题。如图图(4.1)：电机脉冲的记数方式，经过调试，当传感器向左旋转60度时，它需要30个脉冲。则我们把它起始点记做30存放到变量指令中。在“指令集”里有个“”指令，其作用是对变量之中的值，进行做减值运算。一段程序之后我们附加一个判断指令“”，它用作于对变量之中的数值进行判断。当变量中的值等于0时，它会判断转移到下一步，电机停止。否则它会自行回到程序的起始点。之后电机再进行正转，原本附于变量之中的数值为0，现在给它一个“”指令，其作用是对变量之中的值进行做加值运算。一段程序之后我们继续附加一个判断指令“”，当变量中的值等于60时，它会回到整个程序的起点。进行循环性的扫描，这就完成了机器人24小时仓库监控的程序8 (美)David Cook主编.机器人制作M.北京：北京航空航天大学出版社，2005.89 钱炜编著.越障机器人的设计与研究J. 上海理工大学学报，2002.9。图4.1 寻光子程序4.2 越障程序的思路在灭火的途中，时常会有障碍物出现。所以我们附加于程序有自行避障和越障的功能。从而可以越过障碍物，直到火源被扑灭。因此在这，当机器人碰到障碍物时，根据障碍物的高低选择采用越障。我们程序如下：程序的编写方式：如图(4.2)当接触到障碍物时，限位开关(IF1)中I6由常开位置改变为闭合状态。越障程序立即启动。首先机器人先后退，给出机器人调整车身的距离。将M2(机器人左轮电机)和M3(机器人右轮电机)同时反转，并设定其马达脉冲数为2，这样就可以完成机器人后退这一程序。之后，我们需调整机器人的车身。机器人的重心原设定在后身，我们可以靠中间的丝杠来抬高机器人的前座。M1(IF1)电机正转-I1(IF1)脉冲计数130-M1(IF1)电机停止-M2(IF1)电机正转、M3(IF1)电机正转-I2(IF1)脉冲计数5、I3(IF1)脉冲计数5-M2(IF1)电机停止、M3(IF1)电机停止-M4(IF1)电机正转-I4(IF1)脉冲计数190-M4(IF1)电机停止-M1(IF1)电机反转-I1(IF1)脉冲计数200-M1(IF1)电机停止- M2(IF1)电机正转、M3(IF1)电机正转- I2(IF1)脉冲计数8、I3(IF1)脉冲计数8- M2(IF1)电机停止、M3(IF1)电机停止- M1(IF1)电机正转-I1(IF1)脉冲计数70-M1(IF1)电机停止- M2(IF1)电机正转、M3(IF1)电机正转- I2(IF1)脉冲计数8、I3(IF1)脉冲计数8- M2(IF1)电机停止、M3(IF1)电机停止- M4(IF1)电机反转-I4(IF1)脉冲计数190-M4(IF1)电机停止10 范永胜主编.电器控制与PLC应用M.北京：中国电力出版社，2007.011 章宏甲主编.液压与气压传动M.北京：机械工业出版社，2009.1。图4.2 越障子程序4.3 左避障程序的思路在灭火的途中，当机器人碰到障碍物时，判断出障碍物的高低选择采用避障。根据障碍物的摆放，我们机器人会自行选择左避障或右避障程序。假设机器人选择左避障这个子程序时，我们程序如下：程序的编写方式：如图(4.3)当接触到障碍物时，限位开关(IF1)中I5由常开位置改变为闭合状态。左避障程序立即启动。首先机器人先后退，给出机器人调整车身的距离。将M2(机器人左轮电机)和M3(机器人右轮电机)同时反转，并设定其马达脉冲数为8，这样就可以完成机器人后退这一程序。之后，我们需调整机器人的车身。由于机器人的重心原设定在后身，我们则要靠机械手臂下的滑台，将机器人的重心位置移动到前座，使得机器人尾座部分离开地面，减少与地面的摩擦。M1(EM1)电机正转-I1(EM1)脉冲计数80-M1(EM1)电机停止-M4(IF1)电机正转-I4(IF1)脉冲计数190-M4(IF1)电机停止-M1(IF1)电机正转-I1(IF1)脉冲计数60-M1(IF1)电机停止-M2(IF1)电机正转-I2(IF1)开关判断-减值运算指令-给定变量数值为7-判断指令-当(N)时，反馈到M2(IF1)电机正转；当(Y)时，M2(IF1)电机停止-M2(IF1)电机正转、M3(IF1)电机正转-I2(IF1)脉冲计数4、I3(IF1)脉冲计数4-M2(IF1)电机停止、M3(IF1)电机停止-M3(IF1)电机正转-I3(IF1)开关判断-当(0)时，I8(IF1)开关判断和I8(EM1)开关判断- M3(IF1)电机停止-I3(IF1)开关判断-减值运算指令-给定变量数值为7-判断指令-当(N)时,反馈到I3(IF1)开关判断；当(Y)时, M3(IF1)电机停止-重新回到M2(IF1)电机正转、M3(IF1)电机正转。当I3(IF1)开关判断为(Y)时，加值运算指令-给定变量数值为7-判断指令-当(N)时，反馈到I3(IF1)开关判断；当(Y)时，M3(IF1)电机停止-M2(IF1)电机正转、M3(IF1)电机正转-I2(IF1)脉冲计数12、I3(IF1)脉冲计数12-M2(IF1)电机停止、M3(IF1)电机停止-M3(IF1)电机正转-I3(IF1)脉冲计数14- M3(IF1)电机停止-M1(IF1)电机反转-I1(IF1)脉冲计数60-M1(IF1)电机停止-M4(IF1)电机反转- I4(IF1)脉冲计数190-M4(IF1)电机停止- M1(EM1)电机反转-I1(EM1)脉冲计数80-M1(EM1)电机停止12 朱世强主编.机器人及其应用M.浙江：浙江大学出版社，2001.213 吴振彪主编. 工业机器人M. 武汉: 华中理工大学出版社, 1997.3。图4.3 左避障子程序4.4 右避障程序的思路在灭火的途中，当机器人碰到障碍物时，判断出障碍物的高低选择采用避障。根据障碍物的摆放，我们机器人会自行选择左避障或右避障程序。假设机器人选择右避障这个子程序时，我们程序如下：程序的编写方式：如图(4.4)当接触到障碍物时，限位开关(IF1)中I8由常开位置改变为闭合状态。左避障程序立即启动。首先机器人先后退，给出机器人调整车身的距离。将M2(机器人左轮电机)和M3(机器人右轮电机)同时反转，并设定其马达脉冲数为8，这样就可以完成机器人后退这一程序。之后，我们需调整机器人的车身。由于机器人的重心原设定在后身，我们则要靠机械手臂下的滑台，将机器人的重心位置移动到前座，使得机器人尾座部分离开地面，减少与地面的摩擦。M1(EM1)电机正转-I1(EM1)脉冲计数80-M1(EM1)电机停止-M4(IF1)电机正转-I4(IF1)脉冲计数190-M4(IF1)电机停止-M1(IF1)电机正转-I1(IF1)脉冲计数60-M1(IF1)电机停止-M3(IF1)电机正转-I3(IF1)开关判断-减值运算指令-给定变量数值为7-判断指令-当(N)时，反馈到M3(IF1)电机正转；当(Y)时，M3(IF1)电机停止-M2(IF1)电机正转、M3(IF1)电机正转-I2(IF1)脉冲计数4、I3(IF1)脉冲计数4-M2(IF1)电机停止、M3(IF1)电机停止-M2(IF1)电机正转-I2(IF1)开关判断-当(0)时，I7(IF1)开关判断-M2(IF1)电机停止-I2(IF1)开关判断-减值运算指令-给定变量数值为7-判断指令-当(N)时,反馈到I2(IF1)开关判断；当(Y)时, M2(IF1)电机停止-重新回到M2(IF1)电机正转、M3(IF1)电机正转。当I2(IF1)开关判断为(Y)时，加值运算指令-给定变量数值为7-判断指令-当(N)时，反馈到I2(IF1)开关判断；当(Y)时，M2(IF1)电机停止-M2(IF1)电机正转、M3(IF1)电机正转-I2(IF1)脉冲计数12、I3(IF1)脉冲计数12-M2(IF1)电机停止、M3(IF1)电机停止-M3(IF1)电机正转-I3(IF1)脉冲计数14- M3(IF1)电机停止-M1(IF1)电机反转-I1(IF1)脉冲计数60-M1(IF1)电机停止-M4(IF1)电机反转- I4(IF1)脉冲计数190-M4(IF1)电机停止- M1(EM1)电机反转-I1(EM1)脉冲计数80-M1(EM1)电机停止。图4.4 右避障子程序4.5 报警灯的思路当传感器作120度扫描时，报警灯也相应的工作起来。程序如下图：程序的编写方式：如图(4.5)报警灯共三盏，分红，蓝，绿三种颜色。每两盏灯之间的时间差距为0.2S，工作方式为：红蓝绿红M2(EM1)报警灯1亮-I2(EM1)时间延迟0.2S- M2(EM1)报警灯1灭-M3(EM1)报警灯2亮-I3(EM1)时间延迟0.2S-M3(EM1)报警灯2灭-M4(EM1)报警灯3亮-I4(EM1)时间延迟0.2S- M4(EM1)报警灯3灭-M2(EM1)报警灯1亮-I2(EM1)时间延迟0.2S-M2(EM1)报警灯1灭(循环) 14 陈恳主编.机器人技术与应用M.北京：清华大学出版社，2006.415 唐德修主编.现代汽车机械基础M.西南交通大学出版社，2006.5。图4.5报警灯子程序4.6 灭火方式的思路当传感器与火源的距离小于100时，机器人会自行停止，传感器3再次发出信号，确认之后，机械手臂将执行灭火。灭火方式为：机械手臂上的灭火器对火源来回喷洒2次。程序的编写方式：图(4.6)循环计数2次-M1(EM1)电机正转-I1(EM1)开关判断-加值运算指令-给定变量数值为0-判断指令-当小于12时，程序将反馈到I1(EM1)开关判断；当等于12时- M1(EM1)电机反转-I1(EM1)开关判断-减值运算指令-给定变量数值为0-判断指令-当大于-12时，程序将反馈到I1(EM1)开关判断；当等于-12时，程序将回到循环计数端-经过2次循环之后- M1(EM1)电机正转-I1(EM1)脉冲计数24-M1(EM1)电机停止。图4.6 灭火子程序4.7 确定火源，自行（左、右）拐的思路当传感器发现火源位置时，根据传感器的位置，我们机器人可以自行调整车身的位置，使机器人与火源的位置成一直线。并能快速灭火。这时，如何根据传感器来调整车身，这是我们程序一大亮点之一。a) 假设火源在机器人的右方出现，机器人将自行右拐。程序如下：程序的编写方式：图(4.7.1)让传感器上的计数脉冲的起点为30，但发现火源位置时，我们在程序中附加一个变量指令，假设测出传感器上的计数脉冲此时为40。我们则可以根据变量上的数值使车身调整，M3电机自行反转，电机的脉冲计数为10。M3(IF1)电机反转-I3(IF1)开关判断-减值运算指令-给定变量数值为40-判断指令-当大于30时，程序自行反馈到M3(IF1)电机反转位置；当等于30时，M3(IF1)电机停止。图4.7 左拐子程序b) 假设火源在机器人的左方出现，机器人将自行左拐。程序如下：程序的编写方式：图(4.8)让传感器上的计数脉冲的起点为30，但发现火源位置时，我们在程序中附加一个变量指令，假设测出传感器上的计数脉冲此时为20。我们则可以根据变量上的数值使车身调整，M3电机自行正转，电机的脉冲计数为10。M3(IF1)电机反正转-I3(IF1)开关判断-减值运算指令-给定变量数值为40-判断指令-当大于30时，程序自行反馈到M3(IF1)电机正转位置；当等于30时，M3(IF1)电