PAGEIII一種模塊化礦用重型設(shè)備移載機(jī)器人設(shè)計(jì)目錄8091緒論 -1-53051.1課題簡(jiǎn)介 -1-186141.2課題研究背景和意義 -1-49031.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 -1-243941.4研究?jī)?nèi)容與章節(jié)安排 -3-72722初步方案設(shè)計(jì) -3-216732.1課題設(shè)計(jì)任務(wù) -3-83272.2課題主要涉及工程復(fù)雜問(wèn)題及解決方案 -4-216902.2.1系統(tǒng)總體方案 -4-203982.2.2論證傳動(dòng)方案 -4-151892.2.3論證障礙物清理 -5-146652.2.4論證控制器 -6-146942.2.6論證障礙物識(shí)別方案 -7-217792.2.7論證運(yùn)動(dòng)方案 -9-205322.2.8論證循跡方案 -10-199132.3確定總體方案 -11-153092.4非技術(shù)要素分析 -12-251882.4.2環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展 -12-281352.4.3職業(yè)規(guī)范 -12-66452.4.4項(xiàng)目管理 -12-12072.4.5個(gè)人和團(tuán)隊(duì) -12-101443詳細(xì)方案設(shè)計(jì) -12-178003.1硬件電路 -12-18743.2監(jiān)測(cè)障礙物 -13-84833.3清除障礙物 -14-248543.3.1元件介紹 -14-143963.3.2控制電路介紹 -14-287363.4單片機(jī)最小系統(tǒng) -16-185613.4.1AT89S52單片機(jī)簡(jiǎn)介 -17-217033.4.2單片機(jī)規(guī)劃 -18-284233.5供電模塊 -19-103663.6循跡模塊 -20-161453.7電機(jī)驅(qū)動(dòng) -23-94453.8軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái) -25-284003.10系統(tǒng)軟件流程 -27-299323.11尋跡軟件流程 -29-293273.12障礙物檢測(cè)及清理軟件流程 -30-222944設(shè)計(jì)成果展示 -31-114244.1控制系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖 -31-120914.2傳感器及執(zhí)行元件布局示意圖 -31-204094.3控制柜元器件布局圖 -32-16028參考文獻(xiàn) -34-10-1緒論1.1課題簡(jiǎn)介雖然煤礦開(kāi)采已經(jīng)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)，但是采煤設(shè)備從地上通過(guò)吊籃、軌道車等運(yùn)送到軌道終點(diǎn)之后，往工作面運(yùn)送采煤設(shè)備還要靠絞盤拖拽、抬運(yùn)等笨重的方式，效率低、靈活性差，本課題設(shè)計(jì)一種具有可重構(gòu)為叉、抬、馱運(yùn)等構(gòu)型的模塊化礦用重型設(shè)備移載機(jī)器人的傳感、液壓、電機(jī)、控制、顯示等控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本研究課題主要研究培養(yǎng)了畢業(yè)學(xué)生如何在實(shí)踐中通過(guò)綜合培養(yǎng)掌握目前所學(xué)的基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識(shí)，提高了學(xué)生分析實(shí)際技術(shù)問(wèn)題、解決實(shí)際技術(shù)問(wèn)題以及系統(tǒng)集成技術(shù)創(chuàng)新等各個(gè)方面的綜合能力。本題目屬于控制側(cè)重型設(shè)計(jì)課題。1.2課題研究背景和意義根據(jù)相關(guān)國(guó)家以及相關(guān)能源主管部門日前正式公布的最后一次能源社會(huì)消費(fèi)生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)資料，我國(guó)使用的一次能源里面有高達(dá)70%是煤炭，對(duì)煤炭的開(kāi)采和產(chǎn)業(yè)的綜合利用環(huán)境也十分復(fù)雜，有超過(guò)90%的煤炭需要在礦井下工作才能開(kāi)采，然而礦井內(nèi)有瓦斯并且較深，開(kāi)采煤炭時(shí)，安全事故常有發(fā)生，比如礦井瓦斯爆炸，很大程度上威脅到了礦下工作人員的生命安全。到目前為止，煤礦生產(chǎn)的過(guò)程中依然存在著大災(zāi)害、大風(fēng)險(xiǎn)、下井的工作人員數(shù)量多、面臨危險(xiǎn)的工作崗位較多等情況，在我國(guó)煤礦250萬(wàn)名從業(yè)人員中，有超過(guò)60%人員工作在運(yùn)輸、安全防控、等危險(xiǎn)崗位上，這些人目前十分迫切需要該項(xiàng)新技術(shù)來(lái)保障他們的安全[1-2]。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)不斷的進(jìn)一步發(fā)展和自動(dòng)化科學(xué)技術(shù)不斷的改革和進(jìn)步，我國(guó)大型煤礦企業(yè)的生存和發(fā)展已經(jīng)邁入了一個(gè)新的時(shí)期，自動(dòng)控制技術(shù)在大型煤礦企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的廣泛應(yīng)用，有利于不斷地改善大型煤礦工作人員的生活和工作環(huán)境，而且還可以能夠?qū)崿F(xiàn)不斷降低的死亡率，并且可以在此基礎(chǔ)上，促進(jìn)煤礦企業(yè)生產(chǎn)效率的提高[3]。1.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀在《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》中，明確指出了我們煤炭要進(jìn)一步不斷提升我國(guó)煤炭的技術(shù)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)效率和煤炭智能化的生產(chǎn)水平，研發(fā)快速度的掘進(jìn)、高效率的建設(shè)礦井、智能化的煤炭工作面等多項(xiàng)新能源技術(shù)，要求我們的煤炭重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)煤礦工作區(qū)全面實(shí)現(xiàn)煤炭工作區(qū)全面的無(wú)人化，并且明確要求今年全國(guó)人工采煤的煤炭機(jī)械化生產(chǎn)水平必須能夠達(dá)到95%以上[4]。隨著人工智能技術(shù)和自動(dòng)控制在煤礦領(lǐng)域中越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，建設(shè)機(jī)器人作業(yè)煤礦勢(shì)在必行[5]。我國(guó)煤炭的開(kāi)采、運(yùn)輸已經(jīng)經(jīng)歷了自動(dòng)化、數(shù)字化、信息化等多個(gè)階段，但整體的技術(shù)水平與生產(chǎn)設(shè)備依然低于歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家[6]。2019年，原國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局提出了需要加快采煤、運(yùn)輸、安控、支護(hù)和救援等自動(dòng)礦井機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。當(dāng)前的礦井機(jī)器人已不再是簡(jiǎn)單的重復(fù)性操作，它可以感知周遭的環(huán)境并進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋，但它們現(xiàn)在還不具備獨(dú)立識(shí)別、推理、判斷和決策能力，還是需要人為參與來(lái)完成一些相對(duì)來(lái)說(shuō)比較復(fù)雜的工作[7]。對(duì)事故礦井環(huán)境特點(diǎn)進(jìn)行研究之后，設(shè)計(jì)了一種多節(jié)履帶式救援機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)[8]，如圖1.1-1.3。圖圖1.1多節(jié)履帶救援機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)三維建模Fig.1.1threedimensionalmodelingofwalkingmechanismofmultitrackrescuerobot1.前擺臂2.主履帶Ⅰ3.中間履帶4.主履帶Ⅱ5.后擺臂6.絲杠抬升機(jī)構(gòu)

圖1.2圖1.2絲杠抬升機(jī)構(gòu)原理示意圖Fig.1.2Schematicdiagramofleadscrewliftingmechanism圖1圖1.3多節(jié)履帶救援機(jī)器人越障示意圖Fig.1.3obstaclesurmountingschematicdiagramofmultitrackrescuerobot西方等發(fā)達(dá)國(guó)家較早研究礦井自動(dòng)控制技術(shù)，從上世紀(jì)末開(kāi)始，美國(guó)的自動(dòng)控制技術(shù)科研團(tuán)隊(duì)就通過(guò)計(jì)算機(jī)編程等技術(shù)，研究礦井下機(jī)器人的運(yùn)行原理，研發(fā)出了礦井支護(hù)機(jī)器人、鑿巖機(jī)器人和煤礦防爆機(jī)器人等[9]。比如，在礦井救援的過(guò)程中扮演了主要角色是防爆機(jī)器人，它能夠采集事故區(qū)的易燃易爆氣體濃度，以此可以更好的引導(dǎo)后續(xù)的救援工作[10]。在此同時(shí)，也需要考慮到煤礦如果爆炸會(huì)給機(jī)器人帶來(lái)的損傷，采用的防爆方式是整體和局部相結(jié)合，進(jìn)行整體防爆是主要電氣設(shè)備，局部防爆則使用在攝像機(jī)等傳感器上，顯著提升了它的防爆效果[11]。1.4研究?jī)?nèi)容與章節(jié)安排本課題設(shè)計(jì)一種具有可重構(gòu)為叉、抬、馱運(yùn)等構(gòu)型的模塊化礦用重型設(shè)備移載機(jī)器人的傳感、液壓、電機(jī)、控制、顯示等控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本研究課題主要研究培養(yǎng)了畢業(yè)學(xué)生如何在實(shí)踐中通過(guò)綜合培養(yǎng)掌握目前所學(xué)的基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識(shí)，提高了學(xué)生分析實(shí)際技術(shù)問(wèn)題、解決實(shí)際技術(shù)問(wèn)題以及系統(tǒng)集成技術(shù)創(chuàng)新等各個(gè)方面的綜合能力。第2章：初步方案設(shè)計(jì)，論證分析工程問(wèn)題，確定總體方案；第3章：詳細(xì)的方案設(shè)計(jì)；第4章：成果展示；第5章：本課題的總結(jié)。2初步方案設(shè)計(jì)2.1課題設(shè)計(jì)任務(wù)（1）動(dòng)力鋰電池、液壓驅(qū)動(dòng)元件、控制元件、控制系統(tǒng)、檢測(cè)元件選型；（2）多移載模組的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)；（3）單模組的穩(wěn)定性、獨(dú)立性，（4）叉、馱、抬、拖功能的模塊化組合；（5）全面安全防護(hù)問(wèn)題；（6）移載機(jī)器人各驅(qū)動(dòng)、控制、能源的合理布局問(wèn)題。2.2課題主要涉及工程復(fù)雜問(wèn)題及解決方案2.2.1系統(tǒng)總體方案研究分析了本此畢業(yè)設(shè)計(jì)的技術(shù)方案以后，初步設(shè)計(jì)方案包含不同的類型，需要我們及時(shí)進(jìn)行一些相應(yīng)的技術(shù)方案設(shè)計(jì)論證:其中電動(dòng)機(jī)械控制部件主要環(huán)節(jié)指的內(nèi)容是對(duì)于電動(dòng)車體和頂部提升叉兩種機(jī)械控制系統(tǒng)形式的使用選擇;對(duì)控制器傳感器的使用則是電氣部分的主要內(nèi)容。主要模塊組成如下圖2.1，系統(tǒng)的控制核心是單片機(jī)最小循跡模塊，單片機(jī)收到循跡電路模塊的反饋信號(hào)，控制直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)整個(gè)模塊，自此，電機(jī)的正反轉(zhuǎn)完成了。按照系統(tǒng)設(shè)置，小車就可以自由移動(dòng)，檢測(cè)路徑上是否存在障礙物則是障礙物檢測(cè)模塊的工作，由單片機(jī)對(duì)其進(jìn)行控制可輕松實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)功能。圖2.1圖2.1總體框圖Fig.2.1overallblockdiagram2.2.2論證傳動(dòng)方案方案一：履帶傳動(dòng)。履帶的自動(dòng)抓取的能力大，具有穩(wěn)定的速度，對(duì)各種各樣的地形適應(yīng)度較高，工業(yè)場(chǎng)合就常用到履帶式小車。但是行駛的速度過(guò)慢，只能通過(guò)差速控制其轉(zhuǎn)向，要求的電機(jī)功率也比較高，故而不適合使用履帶傳動(dòng)。方案二：輪式傳動(dòng)。輪式傳動(dòng)采用滾動(dòng)的方式，很大程度上降低了摩擦阻力，最大速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于履帶式小車，廣泛應(yīng)用于路程遠(yuǎn)的領(lǐng)域。對(duì)于道路的復(fù)雜地形，增高車體底盤，也沒(méi)有問(wèn)題，不過(guò)還是履帶傳動(dòng)穩(wěn)定性好。綜合考慮之后選用方案二。車體如圖2.2。圖2.2圖2.2車體Fig.2.2carbody2.2.3論證障礙物清理方案一：氣動(dòng)頂升叉[12]氣動(dòng)頂升叉是一種專門用于通過(guò)壓縮空氣的高速齒輪流動(dòng)進(jìn)入壓力箱并帶來(lái)齒輪驅(qū)動(dòng)動(dòng)力實(shí)現(xiàn)齒輪執(zhí)行機(jī)械部件高速運(yùn)動(dòng)的一種頂升式齒叉。它的主要技術(shù)優(yōu)勢(shì)之一是那就是:它的可叉起承重物體高達(dá)幾百斤，傳動(dòng)十分平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)相對(duì)緊湊，擁有靈敏的動(dòng)作。缺點(diǎn)是要求驅(qū)動(dòng)裝置的性能較高，一旦不燃油泄露，會(huì)對(duì)其性能產(chǎn)生很大的影響，并且該物品能適應(yīng)的溫度范圍較小。方案二：電動(dòng)頂升叉[13]電動(dòng)頂降或升叉電機(jī)是一種指利用具有特殊操作結(jié)構(gòu)的電磁感應(yīng)控制電動(dòng)機(jī)、直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)或高頻交流功率大的步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)直接操作通過(guò)驅(qū)動(dòng)齒輪執(zhí)行控制機(jī)構(gòu)而使其產(chǎn)生反向運(yùn)動(dòng)的一種機(jī)構(gòu)，操作較為簡(jiǎn)單，因?yàn)橹虚g的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)不用重復(fù)。有較快的運(yùn)行速度，可運(yùn)行的行程長(zhǎng)，容易維護(hù)?？紤]價(jià)格等問(wèn)題后選用的方案二。結(jié)構(gòu)如圖2.3。圖2.3圖2.3電動(dòng)頂升叉Fig.2.3electricliftingfork2.2.4論證控制器根據(jù)課題要求，控制器主要用于控制電機(jī)和舵機(jī)，路面的軌跡信息通過(guò)相關(guān)傳感器進(jìn)行處理，控制器收到處理信號(hào)之后，進(jìn)行相應(yīng)的處理，電機(jī)的前進(jìn)就完成了，后退也是如此，亦可對(duì)舵機(jī)進(jìn)行控制。方案一：控制器選用ARM系統(tǒng)[14]。該系統(tǒng)的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)處理速度都很高，擁有集成度很高的外設(shè)，但是ARM芯片的編程復(fù)雜，一般適合應(yīng)用于大型項(xiàng)目管理控制系統(tǒng)中。方案二:采用AT89S52單片機(jī)操作器來(lái)構(gòu)建整個(gè)系統(tǒng)的控制核心[15]。它具有良好的硬件算術(shù)性，編程靈活的軟件設(shè)計(jì)，不僅體積小，消耗的功率也很低。外接電路沒(méi)問(wèn)題的話，該設(shè)計(jì)可以使用AT89S52單片機(jī)。綜上，主要控制電路選用AT89S52單片機(jī)。2.2.5論證供電方案系統(tǒng)中需12V電壓的有四個(gè)電機(jī)和它的驅(qū)動(dòng)模塊。以上所有模塊中只有四個(gè)直流電機(jī)及驅(qū)動(dòng)模塊，尋跡模塊、單片機(jī)、舵機(jī)等為5V電壓，必須注意的是舵機(jī)在工作時(shí)，電路中的電流會(huì)產(chǎn)生較大波動(dòng)，對(duì)單片機(jī)可能產(chǎn)生影響。方案一:安裝一個(gè)電源需要12V電壓的和5V的使用一個(gè)電源。電源經(jīng)過(guò)降壓之后連接舵機(jī)等元件。這樣的話可以降低負(fù)載，還可以使重量減輕。但是可能會(huì)直接導(dǎo)致模塊產(chǎn)生的過(guò)載和電流數(shù)量太多，從而直接燒毀了整個(gè)電壓頻率變化信號(hào)轉(zhuǎn)換器的整個(gè)芯片，單片機(jī)的穩(wěn)定性也會(huì)受到電流波動(dòng)的影響，甚至于單片機(jī)也有損毀的可能。方案二:安裝兩個(gè)電源。系統(tǒng)使用兩個(gè)獨(dú)立電源供電，需要12V電壓的和5V的各使用一個(gè)電源，兩個(gè)直流電源共同互相進(jìn)行連接。該電流解決辦法方案的主要技術(shù)優(yōu)點(diǎn)之處在于:為了有效減少電流控制電路過(guò)程中的輸出電流頻率波動(dòng)，使得整個(gè)單片式電機(jī)系統(tǒng)能夠同時(shí)擁有更好的穩(wěn)定性。但是它會(huì)讓小車質(zhì)量變大。綜上，從穩(wěn)定性等角度考慮，決定采用第二種方案。2.2.6論證障礙物識(shí)別方案方案一：超聲波傳感器[16]。超聲波距離能夠遠(yuǎn)距離的準(zhǔn)確的傳遞信息，可以通過(guò)聲速在空氣中船體速度和傳遞的時(shí)間進(jìn)行距離測(cè)定，可以設(shè)置一個(gè)時(shí)間，如果前方按時(shí)接收到一個(gè)反射超聲波，說(shuō)明前方已經(jīng)完全沒(méi)有了任何障礙物，這樣就已經(jīng)可以輕松實(shí)現(xiàn)對(duì)前方障礙物情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。超聲波在線測(cè)距儀的控制電路基本結(jié)構(gòu)如圖2.4-2.5。圖2.圖2.4超聲波發(fā)射電路Fig.2.4Ultrasonictransmittingcircuit圖2.圖2.5超聲波接收電路Fig.2.5Ultrasonicreceivingcircuit方案二：RPR220型光電對(duì)管。圖2.6RPR220型光電對(duì)管電路框圖Fig.2.6Circuitblockdiagramofrpr220phototubeRPR220是一種一體化反射型光電探測(cè)器。它的體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、靈敏性更好。但是測(cè)距范圍有限，只能做到1-3cm，外界光線容易干擾它的精度。和傳統(tǒng)的超聲波測(cè)距電路相比，該方案的電路簡(jiǎn)單，圖2.6RPR220型光電對(duì)管電路框圖Fig.2.6Circuitblockdiagramofrpr220phototube方案三：采用點(diǎn)觸開(kāi)關(guān)。點(diǎn)觸開(kāi)關(guān)不僅便宜，還擁有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，操作也十分簡(jiǎn)單。唯一的缺點(diǎn)是智能控制近距離的物體。在電路中只需將開(kāi)關(guān)一端接單片機(jī)I/O，另一端根據(jù)需要的反饋信號(hào)接在高或低電平上，電路框圖如圖2.7。圖2.圖2.7點(diǎn)觸開(kāi)關(guān)電路框圖Fig.2.7Circuitblockdiagramoftouchswitch綜合三種解決方案的特點(diǎn)和優(yōu)缺陷，考慮到本次測(cè)距系統(tǒng)在工程中所需要的精度較高，但是沒(méi)有對(duì)測(cè)距有很高的要求，所以方案三較為合適。2.2.7論證運(yùn)動(dòng)方案方案一：配合LM298芯片搭配步進(jìn)電機(jī)[17]。步進(jìn)電機(jī)一般指的也就是把一個(gè)電脈沖中的信號(hào)經(jīng)過(guò)改換后形成一個(gè)角位移或者一個(gè)線性的角位移。沒(méi)超載時(shí)，脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)才是影響電機(jī)轉(zhuǎn)速的因素。如果想讓電機(jī)按照預(yù)設(shè)的方向和速度轉(zhuǎn)動(dòng)，就需要世家合適的脈沖。但是步進(jìn)電機(jī)不僅價(jià)格高昂，程序的編寫還十分復(fù)雜。驅(qū)動(dòng)電路圖如圖2.8。圖2.圖2.8步進(jìn)電機(jī)+LM298組合電路圖Fig.2.8Combinedcircuitdiagramofsteppingmotor+lm298方案二：，采用L298N芯片搭配直流電機(jī)[18]。是一種可以把直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的直流電動(dòng)機(jī)。通過(guò)驅(qū)動(dòng)芯片控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)速，硬件電路簡(jiǎn)單。如圖2.9，兩個(gè)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)由一個(gè)芯片控制，且不需要外接電路。但外部因素容易影響電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。圖2.圖2.9電路框圖Fig.2.9combinedcircuit綜上，本次設(shè)計(jì)在重型移載機(jī)器人中較小，所需的電機(jī)功率不高，故采用方案二。2.2.8論證循跡方案方案一：光敏探測(cè)器[19]。當(dāng)光線發(fā)生強(qiáng)烈反射時(shí)可以知道此時(shí)照射在了白線上，當(dāng)反射微弱時(shí)則可以知道照射在黑線上。利用光敏電阻的特殊性，將阻值轉(zhuǎn)換成電信號(hào)再將其反饋回來(lái)，實(shí)現(xiàn)循跡。但外界產(chǎn)生光照將很大程度上影響它的精度，圖2.10是電路總體結(jié)構(gòu)圖。圖2.圖2.10光敏電阻電路框圖Fig.2.10Circuitblockdiagramofphotoresistor方案二：采用RPR220型光電對(duì)管[21]。RPR220是一種一體化反射型光電探測(cè)器。它的體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、靈敏性更好。但是測(cè)距范圍有限，只能做到1-3cm，外界光線容易干擾它的精度。和傳統(tǒng)的超聲波測(cè)距電路相比，該方案的電路簡(jiǎn)單，編程也容易。綜上，選用方案二作為循跡方案。2.3確定總體方案反復(fù)論證之后，選擇方案如下：（1）通過(guò)頂升叉清障，使用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)；（2）選用車輪傳動(dòng)；（3）采用點(diǎn)觸開(kāi)關(guān)監(jiān)測(cè)路面障礙；（4）主控制器選用單片機(jī)，型號(hào)AT89S52；（5）選用雙電源進(jìn)行供電；（6）選擇直流電機(jī)，芯片型號(hào)為L(zhǎng)298N；（7）使用RPR220型光電對(duì)管循跡。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖2.11所示。圖2.1圖2.11系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖Fig.2.11Systemstructureblockdiagram2.4非技術(shù)要素分析2.4.1工程與社會(huì)該設(shè)計(jì)題目是典型的機(jī)電融合一體化設(shè)計(jì)題目，運(yùn)用自動(dòng)控制技術(shù)方面的知識(shí)相對(duì)較多，采用四臺(tái)直流電機(jī)，分為兩組分別連接在兩個(gè)l298n芯片上，兩個(gè)芯片之間共有八個(gè)輸出信號(hào)口，相同的分別將四個(gè)驅(qū)動(dòng)器并聯(lián)到一起，這樣就可以只需要通過(guò)四個(gè)端口即可控制四臺(tái)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而對(duì)重物進(jìn)行托舉移載。2.4.2環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展環(huán)境既可能是包括以人類社會(huì)、自然界、地球、土壤、植物、動(dòng)物、微生物等作為主要因素和其他社會(huì)活動(dòng)的主要組成部分，又可能是包含以人類社會(huì)觀念、體系、行為規(guī)范等作為主要因素和其他社會(huì)活動(dòng)的不良影響;既可能包括人為和自然的影響，采用普通膠輪，而不是履帶，是為了防止履帶對(duì)礦井下的路面損壞過(guò)大，并且履帶造價(jià)較高，成本昂貴，并且不易維修;反之鐵輪造價(jià)低廉，也較容易維修，更符合可持續(xù)發(fā)展。在控制方面選用電動(dòng)控制，較之前以燃油為原動(dòng)力更加環(huán)保，并且將燃油作為一種不可逆的再生能源，也不適應(yīng)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。2.4.3職業(yè)規(guī)范在進(jìn)行可重構(gòu)礦下重型移載機(jī)器人設(shè)計(jì)時(shí)，需要按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)，在不違反該行業(yè)規(guī)范的前提下，對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，也應(yīng)對(duì)其進(jìn)行一些安全方面的限制。2.4.4項(xiàng)目管理熟練運(yùn)用各項(xiàng)技能、方法和工具。在選型的時(shí)候，也要考慮到元器件的價(jià)格和使用壽命，盡可能的選擇性價(jià)比高的元器件。2.4.5個(gè)人和團(tuán)隊(duì)老師每天都在群里審核我們的工作日志，我們有各種關(guān)于學(xué)習(xí)新知識(shí)、學(xué)習(xí)新方法的疑問(wèn)，對(duì)于以前沒(méi)有涉及過(guò)的問(wèn)題，老師也為我們指明了方向，給我們看一些相關(guān)的視頻，發(fā)一些相關(guān)的資料，還帶領(lǐng)我們?nèi)スS實(shí)地學(xué)習(xí)了一些東西。3詳細(xì)方案設(shè)計(jì)3.1硬件電路主要由機(jī)械與電氣兩個(gè)部分組成本課題設(shè)計(jì)的新型智能小車軟硬件系統(tǒng)，機(jī)械部圖3.1系統(tǒng)電路原理圖Fig.3.1Systemcircuitdiagram單片機(jī)最小系統(tǒng)2.電源3.循跡模塊4.驅(qū)動(dòng)模塊5.障礙物監(jiān)測(cè)分由兩部分構(gòu)成，分別負(fù)責(zé)障礙物檢測(cè)和清理功能；圖3.1系統(tǒng)電路原理圖Fig.3.1Systemcircuitdiagram單片機(jī)最小系統(tǒng)2.電源3.循跡模塊4.驅(qū)動(dòng)模塊5.障礙物監(jiān)測(cè)3.2監(jiān)測(cè)障礙物由2.2.6可知，用于檢測(cè)障礙物傳感器選用的是點(diǎn)觸式開(kāi)關(guān)，當(dāng)點(diǎn)觸開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，前方?jīng)]有障礙物，不需要頂升叉工作；當(dāng)點(diǎn)觸開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，前方有障礙物，需要頂升叉工作清除障礙物。圖3.2是監(jiān)測(cè)模塊用到的電路。圖3.2圖3.2監(jiān)測(cè)電路Fig.3.2monitoringcircuit點(diǎn)觸式觸控開(kāi)關(guān)的直接設(shè)定和手動(dòng)安裝使用方式及工作位置大致情況如圖3.3所示，當(dāng)所有障礙物從中斷夾持器中自動(dòng)進(jìn)入連接到一個(gè)單片的主機(jī)中斷夾持器上并通過(guò)觸碰連接到該觸控開(kāi)關(guān)后，整個(gè)單片機(jī)有可能因?yàn)槭艿礁蓴_而中斷，進(jìn)而導(dǎo)致控制系統(tǒng)癱瘓。如果靠前安裝的話，就會(huì)導(dǎo)致工作停止時(shí)障礙物還沒(méi)有從整個(gè)夾持器頂部的升叉開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，無(wú)法完全能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)清障的工作功能;但是若整個(gè)點(diǎn)觸觸發(fā)開(kāi)關(guān)被完全安裝得過(guò)靠后，會(huì)導(dǎo)致障礙物檢測(cè)和清除功能無(wú)法正常使用。圖圖3.3點(diǎn)觸開(kāi)關(guān)安裝位置Fig.3.3Installationpositionoftouchswitch3.3清除障礙物3.3.1元件介紹電動(dòng)頂升叉：顧名思義，驅(qū)動(dòng)力來(lái)自電機(jī)，可以叉起物體進(jìn)行抬升。在可以滿足強(qiáng)度的情況下，選用優(yōu)質(zhì)abs塑料制作電動(dòng)頂升叉，可以有效的降低頂升叉的質(zhì)量，進(jìn)而避免車體頭重腳輕。首先尋找障礙物需要障礙物監(jiān)測(cè)模塊；其次利用頂升叉抬高物體；最后，將障礙物推出行駛路徑之外，此時(shí)頂升叉下降放下物體。然后小車就可以繼續(xù)循跡行駛了。頂升叉只是起到引導(dǎo)叉起其他物體的作用。3.3.2控制電路介紹本次畢業(yè)設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)的頂升叉的驅(qū)動(dòng)是由舵機(jī)完成的?？刂齐娐啡鐖D3.4，所使用的的單片機(jī)I/O連接舵機(jī)信號(hào)線之前，應(yīng)先接上拉電阻，不然單片機(jī)提供的電流過(guò)于微弱，不足以驅(qū)動(dòng)舵機(jī)。圖圖3.4舵機(jī)控制電路Fig.3.4Steeringgearcontrolcircuit需要使用PWM信號(hào)才能對(duì)舵機(jī)進(jìn)行控制，所以雖然電路不復(fù)雜，但是卻很不容易編程[22]。，具體的舵機(jī)控制器數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)原理如下圖3.5所示，舵機(jī)的兩個(gè)脈寬調(diào)制脈沖信號(hào)需要采用一個(gè)固定周期20ms的脈寬來(lái)對(duì)其進(jìn)行脈沖調(diào)制，其中舵機(jī)脈沖的固定寬度大約為1ms-2ms，相應(yīng)的對(duì)應(yīng)于飛機(jī)舵盤的固定位置大約為0-180°，呈現(xiàn)非線性的寬度變化，也就是說(shuō)，給它們都需要提供一定的脈寬，外界的轉(zhuǎn)矩是否改變，輸出軸都會(huì)在一個(gè)固定的角度，直到另一個(gè)寬度的脈沖信號(hào)提供給它，它才能夠有可能發(fā)生改變并使輸入和輸出脈沖的旋轉(zhuǎn)角度可以達(dá)到一個(gè)新的固定位置上，詳細(xì)情況見(jiàn)下圖3.6。值得注意的兩個(gè)地方主要是:獲取舵機(jī)的響應(yīng)時(shí)間，需要通過(guò)機(jī)械方式或者修改PWM周期。利用控制舵機(jī)的高速輸入和轉(zhuǎn)位響應(yīng)空間的剩余量，將其高速旋轉(zhuǎn)時(shí)的角度大小進(jìn)行了自動(dòng)放大，加快了對(duì)控制舵機(jī)的快速響應(yīng)。圖圖3.5工作信號(hào)Fig.3.5gearworkingsignal圖圖3.6角度控制Fig.3.6gearanglecontrol3.4單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小時(shí)鐘控制管理系統(tǒng)主要包括時(shí)鐘復(fù)位控制電路、時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)控制電路三個(gè)組成部分共同組成，單片式電機(jī)最小時(shí)鐘控制管理系統(tǒng)的內(nèi)部集成電路總體結(jié)構(gòu)如本框圖3.7所示。復(fù)位鍵的操作就是對(duì)整個(gè)單片機(jī)的一個(gè)程序初始化進(jìn)行操作，其主要的操作功能之一就是為了能夠使得整個(gè)單片機(jī)從0000h的工作單元中一次性地重新開(kāi)始執(zhí)行程序，當(dāng)一個(gè)程序在正常運(yùn)行中如果發(fā)生系統(tǒng)出錯(cuò)或者因?yàn)槭浅霈F(xiàn)操作系統(tǒng)失敗等各種問(wèn)題而直接導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰時(shí)，想要讓整個(gè)系統(tǒng)正?？焖俚亻_(kāi)始工作，也可說(shuō)就是我們通?？梢酝ㄟ^(guò)對(duì)它重新進(jìn)行一次復(fù)位。該最小系統(tǒng)采用上電自動(dòng)復(fù)位方式。圖圖3.7單片機(jī)最小系統(tǒng)Fig.3.7Minimumsystemofsinglechipmicrocomputer3.4.1AT89S52單片機(jī)簡(jiǎn)介美國(guó)一家叫ATMEL公司生產(chǎn)了一種的高性能CMOS8位單片機(jī)，叫AT89S52，還具有低功耗的優(yōu)點(diǎn)。ATMEL公司用高密度技術(shù)生產(chǎn)出來(lái)的器件的儲(chǔ)存能力也很好，兼容標(biāo)準(zhǔn)8051指令系統(tǒng)及引腳。它的編程方法不緊急局限于傳統(tǒng)方法，利用Flash程序存儲(chǔ)器還可以在線編程。AT89S52單片機(jī)的功能強(qiáng)、價(jià)格低，許多具有較高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合也都選用了AT89S52型號(hào)的單片機(jī)，在不同的控制范圍都能十分適合[23]。a.主要參數(shù)：完全兼容MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)；擁有八千字節(jié)大小的超大Flash閃速存儲(chǔ)器；最小額定電壓為4V,最大額定電壓為5.5V；最小頻率為0Hz，最大可達(dá)到33MHz；內(nèi)部RAM可容納128*8字節(jié)；三十二個(gè)I/O口線，均可編程；兩個(gè)可以通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)四種工作方式的十六位計(jì)數(shù)器；一個(gè)具有四個(gè)優(yōu)先級(jí)六個(gè)中斷源的結(jié)構(gòu)；系統(tǒng)處于空閑模式時(shí)，可以利用中斷對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行喚醒；看門狗及雙數(shù)據(jù)指針；使用該系統(tǒng)編程時(shí)十分靈活；b.可能會(huì)用到的引腳部分功能：Vcc：連接降壓后的五伏電壓；Vss：接地以保證電勢(shì)為0；XTAL1：?jiǎn)纹瑱C(jī)內(nèi)部的第一個(gè)引腳，作為一個(gè)輸入端，使用外部振蕩器時(shí)需要接地；XTAL2：?jiǎn)纹瑱C(jī)內(nèi)部的第二個(gè)引腳，作為一個(gè)輸出端，輸入到內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器。當(dāng)使用外部振蕩器時(shí)可以接收信號(hào)；XTAL1和XTAL2一起構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器；P1，P2，P3：8位準(zhǔn)雙向I/O口，內(nèi)部含有上拉電阻；P3還附帶了特殊功能，可以實(shí)現(xiàn)串行通信等功能；RST：僅在高電平時(shí)會(huì)生效的一種信號(hào)，在振蕩器工作時(shí)，每?jī)蓚€(gè)周期的高電平信號(hào)都會(huì)導(dǎo)致器件復(fù)位；EA/\Vpp：僅在低電平時(shí)候會(huì)生效的一種信號(hào)。當(dāng)該口接地時(shí)，CPU不需要執(zhí)行片內(nèi)儲(chǔ)存器內(nèi)的程序；當(dāng)EA/\Vpp和Vcc兩口相接時(shí)，CPU執(zhí)行片外存儲(chǔ)器程序之前，會(huì)有限執(zhí)行片內(nèi)程序存儲(chǔ)器中的程序；3.4.2單片機(jī)規(guī)劃CMOS8位單片機(jī)中具有強(qiáng)大的系統(tǒng)資源的是AT89S52型號(hào)，充分利用了其自身的特性來(lái)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)集成電路，詳見(jiàn)表3-1。因?yàn)閜3口不僅的功能比較復(fù)雜，因而不用p3口;p1，p2口內(nèi)部有上拉電阻，但是還有其他的用處，只有無(wú)上拉電阻的p0口合適，但是想要讓p0口可以輸出高電平，所以還需加上一個(gè)上拉電阻，選擇p0口。表3-1單片機(jī)資源分配表Table3-1SCMresourceallocationtable資源類型用處看門狗防錯(cuò)定時(shí)器定時(shí)外部中斷發(fā)現(xiàn)障礙物輸入P1.1控制左邊電機(jī)轉(zhuǎn)向輸出P1.2控制左邊電機(jī)轉(zhuǎn)速輸出P1.5控制右邊電機(jī)轉(zhuǎn)向輸出P1.6控制右邊電機(jī)轉(zhuǎn)速輸出P1.8控制舵機(jī)運(yùn)動(dòng)輸出P2.1循跡，反饋?zhàn)笪?dòng)信號(hào)輸入P2.2循跡，反饋右微動(dòng)信號(hào)輸入P2.5循跡，反饋?zhàn)筠D(zhuǎn)信號(hào)輸入P2.6循跡，反饋右轉(zhuǎn)信號(hào)輸入3.5供電模塊主系統(tǒng)電路中的各個(gè)機(jī)構(gòu)的可靠工作電壓都由供電電壓模塊負(fù)責(zé)。系統(tǒng)使用兩個(gè)獨(dú)立電源供電，需要12V電壓的和5V的各使用一個(gè)電源，兩個(gè)直流電源共同互相進(jìn)行連接。圖3.8是該模塊的集成電路圖，電路用于濾波的是是哪兩個(gè)電容，以便在其中濾除一些直流電源中不必要的一些交流電路元件和濾波成分，使得直流資源電平滑，低頻率的交流電也可以通過(guò)電容濾波除去。圖圖3.8直流電源轉(zhuǎn)換電路Fig.3.8DCpowerconversioncircuit3.6循跡模塊一輛小車在地面上沿著一條黑色的線行駛，這個(gè)過(guò)程就交錯(cuò)循跡。rpr220型光電對(duì)管可以識(shí)別黑線，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)功能。因?yàn)槲矬w的顏色各不相同，可以通過(guò)發(fā)光二極管反射性質(zhì)不同進(jìn)行判斷；比如白線發(fā)生的漫反射和黑線不反射。當(dāng)碰到黑線不反射有色光時(shí)，三極管接斷路，此時(shí)處于低電平，反之白光處于高電平；LM339型比較器反饋信號(hào)到單片機(jī)后，單片機(jī)就可根據(jù)高低電平來(lái)完成循跡。尋跡模擬電路基本結(jié)構(gòu)如軟件圖3.9，LM339作為該電路中的主要芯片，將模擬電壓信號(hào)與基準(zhǔn)電壓相比較，通過(guò)比值不同，反饋高低電平給單片機(jī)。圖3.9圖3.9尋跡電路Fig.3.9Trackingcircuit總共使用了四對(duì)光電對(duì)管組成了尋跡模塊，如圖3.10當(dāng)前面兩對(duì)光電對(duì)管在路徑上，后面兩對(duì)光電對(duì)管在路徑外，此時(shí)小車并沒(méi)有偏離路徑，可以繼續(xù)前進(jìn)；在前進(jìn)的過(guò)程中，當(dāng)前面的X1光電對(duì)管偏出了路徑，小車可以向右微調(diào)來(lái)回到原來(lái)的路徑上，如圖3.11；當(dāng)前面的Y1光電對(duì)管偏出路徑的時(shí)候，小車可以向左微調(diào)來(lái)回到原來(lái)的路徑上，如圖3.12；只有當(dāng)前端兩個(gè)傳感器都在路徑內(nèi)的時(shí)候，小車才可以繼續(xù)前行。左側(cè)X1光電對(duì)管在路境內(nèi)，當(dāng)右側(cè)Y1光電對(duì)管在路徑外，前端兩個(gè)光電對(duì)管均在路徑之外，小車應(yīng)當(dāng)向左轉(zhuǎn)彎如圖3.13。當(dāng)小車處于圖3.14狀態(tài)，當(dāng)左側(cè)X1光電對(duì)管在路徑之外，而右側(cè)Y1光電對(duì)管在路徑之內(nèi)，前端兩個(gè)光電對(duì)管均在路徑之外，此時(shí)小車應(yīng)當(dāng)右轉(zhuǎn)來(lái)回倒路徑，詳情見(jiàn)表3-2。圖3.10尋跡右微動(dòng)圖3.10尋跡右微動(dòng)Fig.3.10Tracingrightfretting圖3.11圖3.11尋跡直走Fig.3.11Gostraight圖3.12圖3.12尋跡左微動(dòng)Fig.3.12Traceleftfretting圖3.13圖3.13尋跡左轉(zhuǎn)傳感器位置圖Fig.3.13Locationmapoftrackingleftturnsensor圖圖3.14尋跡右轉(zhuǎn)傳感器位置圖Fig.3.14locationoftrackingrightturnsensor表3-2光電傳感器狀態(tài)真值表Table3-2photoelectricsensorstatustruthtable3.7電機(jī)驅(qū)動(dòng)小車輪子是由電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的，小車行進(jìn)的驅(qū)動(dòng)力即是電機(jī)給的[24]，需要使用包含四個(gè)通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路的芯片，故而選用的是生產(chǎn)自SGS公司的L298N芯片，常用于驅(qū)動(dòng)二相和四相電機(jī)，該驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部有兩個(gè)H橋，最高可以驅(qū)動(dòng)四十六伏特，二安培的電機(jī)，屬于高電壓大電流驅(qū)動(dòng)器。如圖3.15，小車上有四個(gè)直流電機(jī)，左右兩邊各有兩個(gè)，分別為一組電機(jī)，連接在兩個(gè)芯片的八個(gè)接口處，相同的分別并聯(lián)在一起，這樣通過(guò)四個(gè)端口就能控制四個(gè)電機(jī)運(yùn)動(dòng)，控制信號(hào)詳見(jiàn)表3-3。圖圖3.15電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊硬件電路圖Fig.3.15hardwarecircuitdiagramofmotordrivemodule表3-3電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)編碼Table3-3Motorrotationstatecode我們可以選用PWM調(diào)速方式對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)。開(kāi)關(guān)管在一個(gè)周期內(nèi)的導(dǎo)通時(shí)間為t，周期為T，就可以求出電機(jī)兩端平均電壓和時(shí)間的函數(shù)U=a*Vcc=Vcc(t1/T)，占空比為a=t/T，電源是Vcc，如圖3.16。易得電機(jī)速度與占空比成正比，也就是說(shuō)想讓電機(jī)轉(zhuǎn)得快，就需要提高電機(jī)的占空比。圖3.1圖3.16PWM波形Fig.3.16PWMwaveform圖3.17的驅(qū)動(dòng)就是用來(lái)驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)的。對(duì)其進(jìn)行連線的時(shí)候，小車左邊的兩個(gè)電機(jī)是一組，右邊的兩個(gè)電機(jī)是另一組；分別接在輸出端口A和B上接在電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電機(jī)A輸出端口電機(jī)B輸出端口上，電機(jī)的使能端是EA、EB兩個(gè)接線口，電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向控制是IA、IB兩個(gè)端口，驅(qū)動(dòng)部分端子（Vms）和邏輯部分端子（Vcc）最低需要5伏電壓，驅(qū)動(dòng)部分端子（Vms）最高可以承受35伏電壓，但是邏輯部分端子（Vcc）最高只能承受7伏電壓。圖3.17圖3.17L298N雙H橋直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)Fig.3.17L298NdualH-bridgeDCmotordrive3.8軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)keilforc51是一款由一家美國(guó)keilsoftware公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)和開(kāi)發(fā)制造的基于c方言語(yǔ)言手機(jī)應(yīng)用程序并是軟件開(kāi)發(fā)者和管理操作系統(tǒng)[25]。而且與其它匯編語(yǔ)言的強(qiáng)相比，c++語(yǔ)言的強(qiáng)在功能、架構(gòu)、可讀性、可定期維修等諸多方面。keilforc51軟件具有極為豐富的庫(kù)函數(shù)，keilforc51軟件的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具功能也十分強(qiáng)大。想要知道keilforc51生成代碼的效率到底有多高，只需要看一下編譯后的編匯代碼，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)它的代碼結(jié)構(gòu)緊湊，通俗易懂。而且在后期進(jìn)行各種大型化的編程軟件開(kāi)發(fā)中更是要求能夠充分體現(xiàn)和寫出一種高級(jí)化的編程語(yǔ)言。開(kāi)發(fā)c51時(shí)，除了必須的匯編硬件外，匯編軟件同樣也是必不可少的存在，我們所需要撰寫的軟件源程序可能需要轉(zhuǎn)換成新的c51，而且我們目前可以正常運(yùn)行的這種匯編機(jī)器人源代碼主要采用有兩種編碼方式，一種主要采用的方式是手動(dòng)進(jìn)行匯編，另一種則主要采用的方式是通過(guò)機(jī)器人自己編碼進(jìn)行自動(dòng)匯編，但是現(xiàn)在大家基本都是使用第二種方法進(jìn)行編碼。國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)的c51技術(shù)一天比一天成熟，支持在線調(diào)試的串口燒寫也被Keil軟件開(kāi)發(fā)出來(lái)了。Keil有一整套完善的開(kāi)發(fā)方案，將C編譯器和連接器等組合起來(lái)了，在這個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境下，這個(gè)仿真調(diào)試器的強(qiáng)大功能被完美的發(fā)揮了出來(lái)，如圖3.18所示。圖圖3.18Keil開(kāi)發(fā)平臺(tái)Fig.3.18KEILdevelopmentplatform我們使用的是C語(yǔ)言進(jìn)行編寫程序，編譯的進(jìn)行是在在uVision3開(kāi)發(fā)環(huán)境中完成的，自己編寫程序中的不合理之處都可以清楚地看到，這個(gè)設(shè)計(jì)讓設(shè)計(jì)程序變得簡(jiǎn)單便捷起來(lái)。仿真調(diào)試做完之后，就可以了解每一步單片機(jī)所占用的I/O口和所耗費(fèi)的時(shí)間，如圖3.19。圖圖3.19程序調(diào)試圖Fig.3.19programdebuggingdiagram3.10系統(tǒng)軟件流程首先需要對(duì)反饋的電平進(jìn)行檢測(cè)，來(lái)判斷小車是否仍在路徑上正常循跡行走。若無(wú)變化則一切正常；否則就需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行深入檢測(cè)。首先對(duì)前面的X1光電對(duì)管反饋回來(lái)的電平是否發(fā)生了變化，變化的話小車需要向右微調(diào)；若無(wú)變化，就需要檢測(cè)前面的Y1光電對(duì)管反饋回來(lái)的電平是否發(fā)生了變化，變化的話小車需要向左微調(diào)；若無(wú)變化，就需要再檢測(cè)左側(cè)X1光電對(duì)管反饋回來(lái)的電平是否變化，變化的話小車應(yīng)當(dāng)向左轉(zhuǎn)彎；若無(wú)變化，最后檢測(cè)當(dāng)左側(cè)X1光電對(duì)管反饋的電平是否變化，變化的話小車應(yīng)當(dāng)右轉(zhuǎn)。循跡時(shí)需要一直進(jìn)行障礙物監(jiān)測(cè)，有則清理，無(wú)則繼續(xù)循跡，直到完成一個(gè)循環(huán)。系統(tǒng)軟件流程如圖3.25。圖3.25圖3.25系統(tǒng)流程圖Fig.3.25systemflowchart3.11尋跡軟件流程在地面上畫有有一條黑色的軌跡，小車的行走就需要沿著黑色的軌跡，使用光電傳感器來(lái)判斷軌跡所在位置。這樣的光電傳感器在檢測(cè)環(huán)節(jié)中一共有四對(duì)，可以用來(lái)監(jiān)測(cè)組合式控制方向。程序流程圖如圖3.26。圖圖3.26尋跡軟件流程Fig.3.26tracingsoftwareflow3.12障礙物檢測(cè)及清理軟件流程觸碰開(kāi)關(guān)安裝在車頭處，通過(guò)這個(gè)開(kāi)關(guān)，可以準(zhǔn)確的在小車行駛過(guò)程中監(jiān)測(cè)前面是否有障礙物。清障程序在中斷中執(zhí)行，通過(guò)外部中斷0觸發(fā)。從而實(shí)現(xiàn)清障功能的準(zhǔn)確無(wú)誤。該程序流程圖如圖3.27。圖3.27圖3.27障礙物監(jiān)測(cè)程序流程圖Figure3.27Flowchartofobstaclemonitoringprocedure4設(shè)計(jì)成果展示4.1控制系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖4.2傳感器及執(zhí)行元件布局示意圖4.3控制柜元器件布局圖參考文獻(xiàn)李秋生,閆小軍.履帶式煤礦救援機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)研究,煤炭技術(shù)第36卷第10期1008-8725(2017)10-0199-03.YangHuayong,ZhaoJingyi.Thetechnologyofelectric-hydraulicvehicles[M].Beijing:Chin