1、水下仿魚(yú)機(jī)器人的控制電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),仿魚(yú)機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)與應(yīng)用,仿魚(yú)機(jī)器人具有啟動(dòng)速度快、轉(zhuǎn)彎半徑小、推進(jìn)效率高和環(huán)境噪聲低等優(yōu)點(diǎn) 。 仿魚(yú)機(jī)器人在海洋環(huán)境檢測(cè)、海底勘探、海洋救撈、軍事偵察等方面都有廣泛應(yīng)用。,仿魚(yú)機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)介紹,仿魚(yú)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 仿魚(yú)機(jī)器人的頭部由紅外傳感器,控制電路板,電源,沉浮機(jī)構(gòu)組成,魚(yú)身主要由 舵機(jī)電路組成，魚(yú)尾是水下推進(jìn)裝置。圖1為仿魚(yú)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)原理框圖。,圖1仿魚(yú)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)原理框圖,嵌入式控制芯片的選擇,在本設(shè)計(jì)中，控制芯片選用的是單片機(jī)PIC18F4550，選取PIC18F4550單片機(jī)的一個(gè)關(guān)鍵特性在于它配備了32 KB自編程增強(qiáng)型閃存，

2、使得設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)USB端口對(duì)最終應(yīng)用進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)。,仿魚(yú)機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),如圖2所示，仿魚(yú)機(jī)器人的控制電路由單片機(jī)電路；電源；紅外測(cè)距傳感器；舵機(jī)控制電路；直流電機(jī)的雙向運(yùn)動(dòng)控制電路； ICSP程序下載電路構(gòu)成。,圖2仿魚(yú)機(jī)器人的控制電路圖,單片機(jī)的外圍電路,單片機(jī)的外圍電路主要由單片機(jī)復(fù)位電路和單片機(jī)晶振電路組成。仿魚(yú)機(jī)器人的單片機(jī)外圍電路如圖3所示。,圖3單片機(jī)外圍電路,電源模塊,如圖4和圖5所示，它們是仿魚(yú)機(jī)器人的電源電路。仿魚(yú)機(jī)器人采用LM2940作為電源的穩(wěn)壓器,圖4MCU供電,圖5紅外和接近開(kāi)關(guān)供電,在電源電路中C1，C2，C3，C4分別有旁路、去藕、濾波和儲(chǔ)能的作用。,紅外

3、測(cè)距傳感器模塊,本課題所選用的紅外測(cè)距傳感器電路如圖6所示,圖6紅外測(cè)距傳感器,紅外測(cè)距原理是紅外發(fā)光二極管發(fā)射紅外線光束，當(dāng)紅外光束遇到前方的障礙物時(shí)，一部分光束反射回來(lái)，反射到傳感器的一部分光束經(jīng)過(guò)透鏡聚焦到透鏡后面的電荷耦合器件上，根據(jù)紅外光線在電荷耦合器件上聚焦的位置即可知道光線的反射角，從而可得到障礙物的距離。圖7為仿魚(yú)機(jī)器人所選的紅外傳感器,圖7紅外傳感器GP2D12,舵機(jī)控制電路,仿魚(yú)機(jī)器人的控制實(shí)際上就是每個(gè)關(guān)節(jié)的角度控制。仿魚(yú)機(jī)器人的每個(gè)關(guān)節(jié)都采用Futaba9206舵機(jī)。其電路如圖8所示 。 舵機(jī)主要是由外殼、電路板、無(wú)核心馬達(dá)、齒輪與位置檢測(cè)器所構(gòu)成。,圖8舵機(jī)控制電路,

4、直流電機(jī)的雙向運(yùn)動(dòng)控制電路,仿魚(yú)機(jī)器人所選擇的電機(jī)是直流減速電機(jī)，圖9是仿魚(yú)機(jī)器人的絲杠電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。選用的是L298N作為其電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。,圖9絲杠電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路,ICSP程序下載電路,ICSP使用起來(lái)極為方便，如圖10所示，應(yīng)用ICSP進(jìn)行燒寫(xiě)，只需要使用芯片上的5個(gè)腳就可以，其中包括VDD VCC，這兩個(gè)電源一定要供上。對(duì)FLASH進(jìn)行燒寫(xiě)，當(dāng)然需要高一點(diǎn)的電壓。隨后就是輸入的數(shù)據(jù)和時(shí)鐘兩個(gè)腳。一般是RB6和RB7兩個(gè)腳。,圖10ICSP程序下載電路,總結(jié)與展望,本文首先介紹了仿魚(yú)機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括仿魚(yú)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，控制芯片單片機(jī)PIC18F4550。然后重點(diǎn)介紹了仿魚(yú)機(jī)器人的控制電路設(shè)計(jì)，包括電源電路；紅外測(cè)距傳感器電路；舵機(jī)控制電路；直流電機(jī)的雙向運(yùn)動(dòng)控制電路； ICSP程序下載電路。仿魚(yú)機(jī)器人的研究對(duì)人類的生活和發(fā)展都具有很重要的作用。 課題的第一步是熟悉并掌握電路設(shè)計(jì)軟件Protel Altium Designe