摘要 本设计采用模块化设计，以便根据要求选择和定制配置，并在需要的时候方便更换和添加其他模块，而且给出了两种移动方式的设计方案，即轮式的设计和履带式移动方式，两者都有各自的特点。轮式探测机器人的机动性能比较好；履带式的机器人也具有良好的机动性，在越障、跨沟、攀爬方面具有明显优势，其最大优点是具有良好的越障性能、环境适应性能、防摔抗冲击性能并具备全地形通过能力。因此本次设计主要以履带式为主。除了设计探测机器人的总体结构外，还给出了移动控制方案。 机器人最重要的机构是运动底盘的设计，即使软件设计的再好，移动方式没有设计好，那么机器人也不会很好的执行任务。轮式，腿式，履带式的移动方式在设计过程中已经给出， 可以根据自己设计的要求进行选择。如果地形比较平缓，或是有沟壑的地形，可以选择履带的移动方式；如果是平缓没有沟壑的地形，就选用轮式的移动方式；如果地形成阶梯状，而且地形比较复杂，最好选用腿式的方法。 本设计可以采用两种控制系统，即通过上位机直接通过总线对机器人进行控制或是通过无线电台对机器人进行控制。 关键词： 探测机器人； 模块化设计； 履带移动方式； 机器人的控制系统； Abstract The design is modular in design so that in accordance with requirements of options and custom configuration, and when needed to facilitate the replacement and add other modules, and is given two mobile forms of design options, that is, tracked and wheeled mobile way of design , Both have their own characteristics, but mainly to crawler-based research and design, it has good mobility in the barrier, the inter-ditch, climbing has obvious advantages. The robot is the greatest advantage of the barrier has a good performance, adapt to environmental performance, Fangshuai impact resistance and have all-terrain capacity. The wheeled robot will detect mobility is better。In addition to detecting robot design the overall structure, but also gives a mobile control ways。 Robot is the most important bodies of the sports chassis design, even the best software design, mobile design means no good, then the robot will not be very good mission. Wheeled, legged, tracked the movement of way in the design process has been given, Can be designed in accordance with the requirements of their own choice if the relatively flat terrain, or a gully of the terrain, can choose to track the movement; If the gully is not flat terrain, on the choice of wheeled mobile way, if formed ladder, and More complex terrain, the best choice legged approach。 This design uses two types of control systems, through the PC directly through the bus to control the robot through the radio or to control the robot。 Keywords： Detecting robot; modular design；tracked mobile； robot's control system； 目 录 摘要 ――――――――――――――――――――――――——Ⅰ Abstract ―――――――――――――――――――――——Ⅱ

第一章 概述 ――――――――――――――――――――――――――1

1.1 机器人的发展史 ――――――――――――――――――――--1 1.2 机器人的现实应用范围 ――――――――――――――――――2 1.3 探测机器人的未来发展趋势 ―――――――――――――――—3 1.4 研究内容 ――――――――――――――――――――――――3 第二章 机械系统的设计 ――――――――――――――――――――4

2.1 计算机模块的设计 ――――――――――――――――――――4 2.2 传感器模块的设计 ――――――――――――――――――――5 2.3 电源及驱动模块的设计 ――――――――――――――――――5 2.4 底盘运动模块的设计 ―――――――――――――――――――-5 2.5 各模块的连接 ――――――――――――――――――――――-9 第三章 传感器系统的设计―――――――――――――――――――-11

3.1 传感器的作用及其分类 ――――――――――――――――――-11 3.2 视觉传感器 ―――――――――――――――――――――――-11 3.3 超声波传感器 ――――――――――――――――――――――-12 3.4 红外传感器 ―――――――――――――――――――――――-13 第四章 能源驱动的设计选择――――――――――――――――――-14 4.1 能源的供给 ―――――――――――――――――――――――-14 4.2 电机的选择 ―――――――――――――――――――――――-14 4.3 电机驱动的选择 ―――――――――――――――――――――-15 第五章 探测机器人的硬件系统―――――――――――――――――-17 5.1 传感器采集系统 ―――――――――――――――――――――-17 5.2 保护电路 ――――――――――――――――――――――――-18 5.3 红外传感器的接线 ――――――――――――――――――――-18 5.4 超声波传感器的接线 ―――――――――――――――――――-19 5.5 罗盘处理流程 ――――――――――――――――――――――-19 5.6 RS485-RS232转换电路 ――――――――――――――――――-20 第六章 探测机器人计算机硬件系统 ――――――――――――――-21 6.1 无线电台通讯系统 ――――――――――――――――――――-21 6.2 电子罗盘 ――――――――――――――――――――――――-21 第七章 探测机器人软件系统的开发 ――――――――――――――-21 7.1 移动控制系统的设计 ―――――――――――――――――――-23

7.2 演示控制程序 ――――――――――――――――――――――-23

结束语 ―――――――――――――――――――――――――――――-26

致谢 ――――――――――――――――――――――――――――――-27 参考文献 ―――――――――――――――――――――――――――-28 山东大学自学考试毕业设计（本科） 1 第一章概述 目前，在劳动强度大或危险作业的场所，已逐步使用机器人取代人的工作。出于重要的战略意义，资源领域已成为各科技强国相互竞争的一个焦点，出于安全性等因素的考虑，对探测机器人的研究设计也成为了开发资源的重要硬件之一，它的实现不仅可以从事特殊的作业，而且一般的生产、事务和家务，也可全部由探测机器人去处理。因此，探测机器人的研究具有重要的战略意义。 1.1机器人的发展史 随着人们对机器的研究，机器人也在进步，按其发展过程机器人可分为三代： 第一代是示教再现型机器人："尤尼梅特"和"沃尔萨特兰"这两种最早的工业机器人是示教再现型机器人的典型代表。它由人操纵机械手做一遍应当完成的动作或通过控制器发出指令让机械手臂动作，在动作过程中机器人会自动将这一过程存入记忆装置。当机器人工作时，能再现人教给它的动作，并能自动重复的执行。这类机器人不具有外界信息的反馈能力，很难适应变化的环境。 第二代是有感觉的机器人：它们对外界环境有一定感知能力，并具有听觉、视觉、触觉等功能。机器人工作时，根据感觉器官（传感器）获得的信息，灵活调整自己的工作状态，保证在适应环境的情况下完成工作。如：有触觉的机械手可轻松自如地抓取鸡蛋，具有嗅觉的机器人能分辨出不同饮料和酒类。 第三代是具有智能的机器人：智能机器人是靠人工智能技术决策行动的机器人，它们根据感觉到的信息，进行独立思维、识别、推理，并作出判断和决策，不用人的参与就可以完成一些复杂的工作。日本研制的能演奏数首曲目?quot;瓦伯特"2号机器人，已达到5岁儿童的智能水平。目前，智能机器人已在许多方面具有人类的特点，随着机器人技术不断发展与完善，机器人的智能水平将越来越接近人类，本次设计的探测机器人就属于第三代。 1.2 机器人的现实应用范围 i1）行星探测移动机器人

行星探测移动机器人的研究对于发展行星科学、提高国防能力、提高国家的国际地位等方面均有重要意义，因为:①移动机器人是行星科学研究中着陆探测和取回样品到实验室分析的有力工具。②人类在太空中停留数月之久会严重丢失钙和磷，这似乎意味着人类不可能在重力为零的状态下飞行6一9个月或更长一点时间。但机器人不存在这个问题。因此，行星探测移动机器人的研究是对行星进行长期实地考察的需要。③大大节省探测成本。以月球探测为例，根据粗略的估计，一次有人驾驶的飞行所花费的钱要比无人驾驶飞行多50一100倍。因此，光就科学上的探索来说，用机器人执行无人驾驶飞行任务是合算的。④有利于提高国家国防自动化的水平和国际地位。因此，行星探测移动机器人的研究受到世界各国的高度重视。