2022年机电体化与机器人技术优秀论文.docx

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1、精品学习资源机电一体化与机器人技术论文姓名： 学号： 专业： 组号：同组成员：完成日期：欢迎下载精品学习资源目录机电一体化与机器人技术- 1 -一、机电一体化技术 - 1 - 1.概念 - 1 -2.来源 - 1 -3.要素 - 1 -4. 机电一体化内容 - 2 -5. 机电一体化进展前景 - 3 -二、电脑鼠运行原理 - 3 - 三、软件程序流程 - 5 - 四、总结 - 19 -五、心得体会 - 19 -欢迎下载精品学习资源一、 机电一体化技术1. 概念机电一体化技术是在以微型运算机为代表的微电子技术、信息技术快速进展向机械工业领域迅猛渗透并与机械电子技术深度结合的现代工业的基础上，综合

2、应用机械技术、微电子技术、信息技术、自动掌握技术、传感测试技术、电力电子技术、接口技术及软件编程技术等群体技术，从系统理论动身依据系统功能目标和优化组织结构目标，以智力、动力、结构、运动和感知组成要素为基础，对各组成要素及其间的信息处理，接口耦合，运动传 递，物质运动，能量变换进行讨论，使得整个系统有机结合与综合集成，并在系统程序和微电子电路的有序信息流掌握下，形成物质的和能量的有规章运动，在高功能、高质量、高精度、高牢靠性、低能耗等诸方面实现多种技术功能复合的正确功能价值系统工程技术；2. 来源电一体化在国外被称为 Mechatronics 是日本人在 20 世纪 70 岁月初提出来的，它是

3、将英文Mechanics 的前半部分和Electronics 的后半部分结合在一起构成的一个新词，意思是机械技术和电子技术的有机结合；这一名称已经得到包括我国在内的世界各国的承认，我国的工程技术人员习惯上把它译为机电一体化技术，机电一体化技术又称为机械电子技术，是机械技术、电子技术和信息技术有机结合的产物；3. 要素（1） ）五大组成要素一个机电一体化系统中一般由结构组成要素、动力组成要素、运动组成要素、感知组成要素、智能组成要素五大组成要素有机结合而成；a. 机械本体（结构组成要素）是系统的全部功能要素的机械支持结构，一般包括有机身、框架、支撑、联接等；b. 动力驱动部分（动力组成要素）依据

4、系统掌握要求，为系统供应能量和动力以使系统正常运行；c. 测试传感部分（感知组成要素）对系统的运行所需要的本身和外部环境的各种参数和状态进行检测，并变成可识别的信号，传输给信息处理单元，经过分析、处理后产生相应的掌握信息；d. 掌握及信息处理部分（职能组成要素）将来之测试传感部分的信息及外部直接输入的指令进行集中、储备、分析、加工处理后，依据信息处理结果和规定的程序与节奏发出相应的指令，掌握整个系统有目的的运行；e. 执行机构（运动组成要素）依据掌握及信息处理部分发出的指令，完成规定的动作和功能；（2） ）机电一体化四大原就构成机电一体化系统的五大组成要素其内部及相互之间都必需遵循结构耦合、运

5、动传递、信息掌握与能量转换四大原就；欢迎下载精品学习资源a. 两个需要进行信息交换和传递的环节之间，由于信息模式不同（数字量与模拟量，串行码与并行码，连续脉冲与序列脉冲等）无法直接传递和交换， 必需通过接口耦合来实现；而两个信号强弱相差悬殊的环节之间，也必需通过接口耦合后，才能匹配；变换放大后的信号要在两个环节之间牢靠、快速、精确的交换、传递，必需遵循一样的时序、信号格式和规律规范才行，因此接口耦合时就必需具有保证信息的规律掌握功能，使信息按规定的模式进行交换与传递；b. 运动传递使构成机电一体化系统各组成要素之间，不同类型运动的变换与传输以及以运动掌握为目的的优化；c. 在系统中，所谓智能组

6、成要素的系统掌握单元，在软、硬件的保证下，完成信息的采集、传输、储存、分析、运算、判定、决策，以达到信息掌握的目 的；对于智能化程度高的信息掌握系统仍包含了学问获得、推理机制以及自学习功能等学问驱动功能；d. 两个需要进行传输和交换的环节之间，由于模式不同而无法直接进行能量的转换和沟通，必需进行能量的转换，能量的转换包括执行器，驱动器和他们的不同类型能量的最优转换方法及原理；4. 机电一体化内容（1） 机械技术机械技术是机电一体化的基础，机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应，利用其它高、新技术来更新概念，实现结构上、材料上、性能上的变更，满意减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改

7、善性能的要求；在机电一体化系统制造过程中，经典的机械理论与工艺应借助于运算机帮助技术，同时采纳人工智能与专家系统等，形成新一代的机械制造技术；（2） 运算机与信息技术信息交换、存取、运算、判定与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术均属于运算机信息处理技术；（3） 系统技术系统技术即以整体的概念组织应用各种相关技术，从全局角度和系统目标动身，将总体分解成相互关联的如干功能单元，接口技术是系统技术中一个重要方面，它是实现系统各部分有机连接的保证；（4） 自动掌握技术其范畴很广，在掌握理论指导下，进行系统设计，设计后的系统仿真，现场调试，掌握技术包括如高精度定位掌握、速度掌握、自适应掌握、

8、自诊断校正、补偿、再现、检索等；（5） 传感检测技术传感检测技术是系统的感受器官，是实现自动掌握、自动调剂的关键环节；其功能越强，系统的自动化程序就越高；现代工程要求传感器能快速、精确地猎取信息并能经受严酷环境的考查，它是机电一体化系统达到高水平的爱护；（6） 伺服传动技术包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置，伺服系统是实现电信号到机械动作的转换装置与部件、对系统的动态性能、掌握质量和功能有打算性的影响；欢迎下载精品学习资源5. 机电一体化进展前景机电一体化的显现不是孤立的，它是很多科学技术进展的结晶，是社会生产力进展到肯定阶段的必定要求；当然，与机电一体化相关的技术仍有很多， 并且随着科

9、学技术的进展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的宽阔进展前景也将越来越光明；中国是从 20 世纪 80 岁月初开头进行机电一体化技术方面的讨论和应用的；虽然经过 20 多年的努力取得了肯定成果，但与发达国家相比仍有相当差距；为了加快进展、缩小与发达国家的差距，需要我们在产业政策、金融政策和市场导向上，对机电一体化技术和产业予以积极支持，主要包括：国家在政策上对机电一体化技术赐予大力支持，特殊是涉及基础技术、综合技术等方 面，要赐予强有力的财政和各种扶助；由于机电一体化技术是各种高新技术的综合和升华，需要多学科、多技术、多种机构和谐研发，这也对技术研发机构和产业界的和谐才能提出

10、了挑战，因而需要连续发挥主管部门的作用；要明确机电一体化技术开发和产业化推广的主力军是企业，在这方面，技术和综合实力雄厚的大型企业将发挥举足轻重的作用；有关部门应当在税收、金融和其他方面赐予肯定的优惠倾斜；要把进展机电一体化技术作为增强自主创新才能的重要内容，勉励和促进企业在这个领域有所作为；同时，为缩小与发达国家的差距，可以通过引进、消化、升级来逐步达到提高自主创新才能的目的；有关部门可以通过政府采 购、工程设立等措施，达到支持和勉励自主创新的目标；二、 电脑鼠运行原理“电脑鼠”，英文名叫做 MicroMouse ，是使用嵌入式微掌握器、传感器和机电运动部件构成的一种智能行走装置的俗称，它可

11、以在“迷宫”中自动记忆和挑选路径，查找出口，最终达到所设定的目的地；电脑鼠可谓是一种具有人工智能的小型机器人，依照新制的竞赛规章，当电脑鼠放入起点，按下启动键之后，它就必需自行打算搜寻法就并且在迷宫中前进、转弯、记忆迷宫墙壁资料、运算最短路径、搜寻终点等功能；电脑鼠更结合了机械、电机、电子、掌握、光学、程序设计和人工智能等多方面的科技学问；一只电脑鼠是具有机电学问整合的基本架构，本身就像是一个智能的机器人；要在指定的迷宫中竞赛，就像是一个人置身于竞赛中，必需要靠本身的判定力、灵敏动作及正确探查周边环境，来赢得成功；一般来说，一只电脑鼠需具备有以下三件基本才能：(1) 拥有稳固且快速的行走才能；

12、(2) 能正确判定才能；(3) 记忆路径的才能；行走才能指的就是电机，当电机收到讯号时，系统必需判定是否能同步行走，遇到转角时，转弯的角度是否得当，一个好的电机驱动程序，可以削减行走时所需要做的校正时间；判定才能的关键就在于传感器，它的位置犹如人类的双眼，一个好的传感器驱动程序，可防止一些不必要的错误动作，如撞壁、行走路线的偏移等等；而记忆才能就像是大脑，它的功能并没有由于看不见而遭到忽视，相反欢迎下载精品学习资源地，它的位置在整场竞赛中是最重要的，他必需把所走过的路都能一一登记来，并将其资料送给系统，让系统整理出正确路径以躲开不必要的路段；一只电脑鼠是具有机电学问整合的基本架构，要在指定的迷

13、宫中竞赛，在迷宫中探究以找出通往终点的路径，并随时把握自身的位置信息，精确猎取墙壁信息并做记录，最终依靠记忆找出走出迷宫的正确路径，以最短的时间解开迷宫，赢得竞赛；一只优秀的电脑鼠必需具备良好的感知才能，有良好行走才能，优秀的智能算法和强健体魄；一只完整的电脑鼠可大体分为以下五个部 分：1. 传感器传感器是电脑鼠感知外界环境的窗口，是电脑鼠的双眼；好的传感器是电脑鼠精确猎取外部环境信息以做出正确判定的依据，是电脑鼠灵敏快捷的保 证；红外测距方式在电脑鼠上应用最广；电脑鼠不但要求测距传感器能够精确测量，对测量速度也有较高要求，而且必需能够抗干扰；此外加速度计和角度传感器等也越来越多的在电脑鼠上使

14、用；2. 执行部件电机是电脑鼠的动力源，是电脑鼠的四肢；只有具备健壮且敏捷的四肢的电脑鼠才有可能在竞赛中高效的解开迷宫；电机不但要能输出足够的马力仍要便于掌握，在此基础上再配以合适的掌握算法就能使电脑鼠快速而精确的行 走；电脑鼠中常用的是步进电机和直流电机；步进电机掌握简单，但直流电机使电脑鼠掌握更加灵敏；优秀的电机配上合适的减速和速度反馈装置使电脑鼠掌握精度更高，更加灵敏；3. 微处理器微处理器是电脑鼠的核心部分，是电脑鼠的大脑；几乎全部的信息，包括墙壁信息，位置信息，角度信息和电机状态信息等都需要经过微处理器处理并做出相应的判定；全部的数据分析，算法实现和执行指令的发出等都需要由微处理器来

15、完成；由于需要实时掌握以保证电脑鼠的速度和灵敏度就必需要求处理器有足够快的中断处理才能和运算才能，另外仍需要有足够的数据和代码储备空间；4. 机械结构电脑鼠要能够在迷宫里面敏捷穿梭，必需有一副好身板，有适合在迷宫中 快速运行的身体结构；第一他必需牢固，拥有两只东倒西歪的轮子的电脑鼠是 很难不在迷宫中碰壁的；在IEEE 竞赛标准中就有规定电脑鼠长宽；事实上， 身材娇小的电脑鼠在迷宫里是会更敏捷的，它有更大的空间用于完成转弯，有 更大的空间用于订正姿态；另外体重太大和没有平稳感的老鼠也是不相宜迷宫 竞赛的；基于如此多的考虑，一只学富五车而又娇小玲珑的电脑鼠需要我们从 机械上面有更多创新；5. 算法

16、算法是电脑鼠的灵魂；电脑鼠必需采纳肯定的算法才能找到终点，才能找到一条最短的路径，在最短的时间内到达终点；算法的效率打算明白迷宫的效率；优良的电机掌握算法能让电脑鼠走得更快更平稳，降低微处理器负荷；在国际赛事和一些其他赛事中广泛的采纳IEEE 电脑鼠竞赛规章； 2006 IEEE 电脑鼠竞赛规章规定电脑鼠答应在迷宫中运行的最大时间是15 分钟；在这 15 分钟时间内电脑鼠可以运行任意多次；竞赛成果由运行时间、迷宫时间与碰触嘉奖时间组成；运行时间指电脑鼠从起点到终点的时间；迷宫时间从电脑欢迎下载精品学习资源鼠第一次被激活开头计；碰触指电脑鼠在运行期间由操作者手动干预，如有碰触就减去 10 秒的碰

17、触嘉奖时间，否就不减；为了满意详细需求，目前在很多国家都有特地针对在校同学和刚参加这项 竞赛新手的电脑鼠走迷宫竞赛，大体都是在IEEE 标准竞赛规章上做一些修改以降低难度，考核的是标准电脑鼠的一个或几个性能，如速度、加速度和转弯速度和精度等；三、 软件程序流程本小组在不断的试验与总结后，对于电脑鼠的源程序，主要以下方面的修改：小车参数、搜寻法就、等高图、红外传感器；详细分别如下:小车参数小车参数修改主要包括小车电机搜寻法就、搜寻及冲刺行进速度、转弯的步数、有墙壁时行进的步数及电脑鼠转弯的方法和速度；以上参数对不同的小车有不同要求，同时只有将以上参数都调试到合适值的时候，调试成效才明显，才能达到

18、一个较好的协作状态，否就假如只改其中一组，小车与调试前差别不大；经过我组成员的反复试验与修改，小车在速度和稳固性都得到了不错的提高；以下是修改后的参数值 :#defineMAXSPEED205/*电机加速运行时的最大速度#defineSEARCHSPEED*/90/*电机搜寻迷宫时的最大速度*/* Function name:mouseGoahead* Descriptions:前进 N格* input parameters:iNblock:前进的格数* output parameters:无* Returned value:无*/ void mouseGoahead int8 cNBlock

19、int8 cL = 0, cR = 0, cCoor = 1；if GmLeft.cState cCoor = 0；欢迎下载精品学习资源/ifttcCoor=1； GmRight.uiPulseCtr=0；/*设定运行任务*/ GmLeft.uiPulseCtr=0；欢迎下载精品学习资源 GucMouseState=GOAHEAD ；欢迎下载精品学习资源ifcNBlock1GiMaxSpeed = MAXSPEED；else if cNBlock=1 GiMaxSpeed = SEARCHSPEED+1； GmRight.cDir =MOTORGOAHEAD ； GmLeft.cDir =MO

20、TORGOAHEAD；欢迎下载精品学习资源ifcNBlock1 GmRight.uiPulse= GmRight.uiPulse+欢迎下载精品学习资源cNBlock * ONEBLOCK - 20 ；/22 ；/25 GmLeft.uiPulse= GmLeft.uiPulse+欢迎下载精品学习资源cNBlock * ONEBLOCK - 20 ；/22 ；/25else if cNBlock=1 GmRight.uiPulse =GmRight.uiPulse + cNBlock * ONEBLOCK -0；/20 ；0 GmLeft.uiPulse =GmLeft.uiPulse + cN

21、Block * ONEBLOCK -0； /20；0 GmRight.cState =MOTORRUN； GmLeft.cState=MOTORRUN；while GmLeft.cState .=MOTORSTOP ifGmLeft.uiPulseCtr/*判定是否走完一格=ONEBLOCK*/ GmLeft.uiPulse-= ONEBLOCK；GmLeft.uiPulseCtr -= ONEBLOCK；if cCoor cNBlock-；mouseCoorUpdate；/*更新坐标*/else cCoor = 1；ifGmRight.uiPulseCtr=ONEBLOCK/*判定是否走完一

22、格*/ GmRight.uiPulse-= ONEBLOCK； GmRight.uiPulseCtr -= ONEBLOCK；/-while GiMaxSpeed=SEARCHSPEED+1/ifGmLeft.uiPulseCtr+20 GmLeft.uiPulse if/goto End；GucDistanceFRONT/*前方有墙，就跳出程序欢迎下载精品学习资源*/ifGiMaxSpeed = MAXSPEEDifGmRight.iSpeedGmLeft.uiPulsegoto End；if cNBlock 2 ifcL/*是否答应检测左边*/ifGucDistance LEFT&0x01

23、=0/*左边有支路，跳出程序*/ ifGiMaxSpeed = MAXSPEEDifGmRight.iSpeed GmLeft.uiPulse goto End；else/*左边有墙时开头答应检测左边 */if GucDistanceLEFT & 0x01 cL = 1；ifcR/*是否答应检测右边*/ifGucDistanceRIGHT&0x01=0/*右边有支路，跳出程序ifGiMaxSpeed=MAXSPEED*/欢迎下载精品学习资源ifGmRight.iSpeed GmLeft.uiPulse 欢迎下载精品学习资源goto End； else if GucDistanceRIGHT&0

24、x01/*cR = 1右边有墙时开头答应检测右边*/；/*设定运行任务，让电脑鼠走到支路的中心位置*/欢迎下载精品学习资源End:/*更新坐标*/ mouseCoorUpdate；欢迎下载精品学习资源/* Function name:mazeSearch*/ void mazeSearchvoidint8 cL = 0, cR = 0, cCoor = 1；if GmLeft.cState cCoor = 0；欢迎下载精品学习资源/ifttcCoor=1； GmRight.uiPulseCtr=0；/*设定运行任务*/ GucMouseState=GOAHEAD ； GiMaxSpeed=SE

25、ARCHSPEED； GmLeft.uiPulseCtr=0；欢迎下载精品学习资源 GmRight.cDir=MOTORGOAHEAD ； GmLeft.cDir=MOTORGOAHEAD； GmRight.uiPulse =MAZETYPE * ONEBLOCK； GmLeft.uiPulse =MAZETYPE * ONEBLOCK； GmRight.cState =MOTORRUN ； GmLeft.cState=MOTORRUN；欢迎下载精品学习资源while GmLeft.cState .=MOTORSTOP ifGmLeft.uiPulseCtr/*判定是否走完一格=ONEBLOC

26、K*/ GmLeft.uiPulse-= ONEBLOCK；GmLeft.uiPulseCtr -= ONEBLOCK；mm+；if cCoor mouseCoorUpdate；/*更新坐标*/ else cCoor = 1；ifGmRight.uiPulseCtr=ONEBLOCK/*判定是否走完一格*/ GmRight.uiPulse-= ONEBLOCK； GmRight.uiPulseCtr -= ONEBLOCK；ifGucDistanceFRONT/*前方有墙，就跳出程序*/欢迎下载精品学习资源 GmRight.uiPulse=/-70 60 GmRight.uiPulseCtr+

27、61 ；欢迎下载精品学习资源 GmLeft.uiPulse= GmLeft.uiPulseCtr+61 ；/-70 60while GucDistanceFRONT if GmLeft.uiPulseCtr + 20 GmLeft.uiPulsegoto End； GmLeft.uiPulse = MAZETYPE * ONEBLOCK； GmRight.uiPulse = MAZETYPE * ONEBLOCK；ifcL/*是否答应检测左边*/ifGucDistance LEFT&0x01=0/-74/*左边有支路，跳出程序*/ GmRight.uiPulse=GmRight.uiPulse

28、Ctr64+57 ；/-74 GmLeft.uiPulse=GmLeft.uiPulseCtr64+ 57 ；欢迎下载精品学习资源while GucDistanceLEFT & 0x01 = 0 ifGmLeft.uiPulseCtr+20 GmLeft.uiPulse goto End； GmRight.uiPulse = MAZETYPE * ONEBLOCK； GmLeft.uiPulse = MAZETYPE * ONEBLOCK；else/*左边有墙时开头答应检测左边 */if GucDistanceLEFT & 0x01 cL = 1；ifcR/*是否答应检测右边*/ifGucDi

29、stanceRIGHT&0x01=0/*右边有支路，跳出程序*/-74 GmRight.uiPulse64=GmRight.uiPulseCtr+57 ；/-74 GmLeft.uiPulse64=GmLeft.uiPulseCtr+57 ；while GucDistanceRIGHT & 0x01 = 0 ifGmLeft.uiPulseCtr+20 GmLeft.uiPulse goto End； GmRight.uiPulse = MAZETYPE * ONEBLOCK； GmLeft.uiPulse = MAZETYPE * ONEBLOCK； else if GucDistanceR

30、IGHT&0x01/*cR = 1右边有墙时开头答应检测右边；*/欢迎下载精品学习资源End: mouseCoorUpdate；欢迎下载精品学习资源/*更新坐标*/欢迎下载精品学习资源/* Function name:SysTick_ISR* Descriptions:定时中断扫描；* input parameters:无* output parameters:无* Returned value:无*/ void SysTick_ISRvoidstatic int32 iL = 0, iR = 0；/*假如左电机长时间停止，就断电*/if GmLeft.cState =MOTORSTOP iL

31、+ ； else iL = 0；if iL = 500 GPIOPinWriteGPIO_PORTD_BASE, PHLA1 |PHLA2 |PHLB1 |PHLB2,0x00；/*假如右电机长时间停止，就断电*/if GmRight.cState =MOTORSTOP iR+； else iR = 0；if iR = 500 GPIOPinWriteGPIO_PORTD_BASE, PHRA1 |PHRA2 |PHRB1 |PHRB2,0x00；/*红外线检测*/欢迎下载精品学习资源 irCheck；/* Function name: irSendFreq* Descriptions:发送红

32、外线；* input parameters: uiFreq:红外线调制频率* cNumber:挑选需要设置的 PWM模块* output parameters:无* Returned value:无*/voidirSendFreq uint32uiFreq, int8cNumber uiFreq = SysCtlClockGet /uiFreq；switch cNumber case 1:/*PWMGenPeriodSetPWM_BASE,设置 PWM发生器 1 的周期*/ PWMPulseWidthSetPWM_BASE,PWM_GEN_1, uiFreqPWM_OUT_2,uiFreq/2

33、；/*/*设置 PWM2输出的脉冲宽度*/ PWMGenEnablePWM_BASE,使能 PWM发生器 1*/PWM_GEN_1；break；case 2:/*PWMGenPeriodSetPWM_BASE,设置 PWM发生器 2 的周期*/ PWMPulseWidthSetPWM_BASE,PWM_GEN_2, uiFreqPWM_OUT_4,uiFreq/2；/*/*设置 PWM4输出的脉冲宽度*/ PWMGenEnablePWM_BASE,使能 PWM发生器 2*/break；PWM_GEN_2；default:break；/*欢迎下载精品学习资源* Function name: irCheck* Descriptions:红外线传感器检测；* input parameters:无* output parameters:无* Returned value:无*/ voidirCheck voidstatic uint8 ucState = 0static uint8 ucIRCheck；swit