轮式移动机器人(WMR)设计毕业设计

基于视觉导航的轮式移动机器人设计摘要本设计的研究内容是视觉导航轮式移动机器人的底层控制，其核心内容是应用单片机控制步进电机实现机器人的左转弯、右转弯、前进和停止等动作。

论文内容包括四个部分：简要介绍了移动机器人研究现状、对所设计移动机器人系统进行了描述、视觉导航轮式移动机器人底层硬件设计和视觉轮式移动移动机器人的底层控制。

论文详细地介绍了移动机器人底层硬件系统元件的选型和原理电路图的设计。

我们选用PIC16F877单片机作为下位机接收上位机传来的命令和产生驱动信号。

步进电机的驱动电路采用两个步进电机驱动器-L298，驱动程序写入PIC16F877单片机，通过程序控制步进电机的转速和转向。

采用Propel设计了底层控制系统的原理图和PCB版图，采用Proteus进行程序和硬件系统的仿真。

仿真结果表明：步进电机运行稳定、可靠性高，实现了对步进电机的预期控制。

关键词：移动机器人，运动控制，底层控制，PIC16F877，步进电机VISION-GUIDED WHEELED MOBILE ROBOT（BOTTOM CONTROL）ABSTRACTThe final year project focus on the bottom control for the vision-guided wheeled mobile robot. The core content is to achieve such actions as turning left, turning right, running forward and stopping by using single-chip microcomputer to control stepper motors.The thesis includes four parts: a brief introduction of the-state-of-the-art on mobile robot researches, the framework of the mobile robot system designed in this project, the hardware design and bottom control of vision-guided wheeled mobile robot.Component selection and the principle of circuit design are described in detail for the underlying hardware system of the mobile robot. We choose the PIC16F877 MCU as the slave computer to receive the command from the host computer and to generate the control signals for stepper motors. Stepper motor drive circuits use two stepper motor drivers driver program is written into PIC16F877 microcontroller to control the rotating speed and direction of the stepper motor. Protel, software for circuit and PCB design, is used to design schematic diagram and PCB layout of the bottom control system, and Proteus is used to conduct the simulation experiments for programs and hardware systems testing. The simulation results show that stepper motor can run with stability, high reliability, and the expected motion controls of stepper motor are achieved.KEY WORDS: Mobile robot, motion control, bottom control, PIC16F877; stepper motor前言 (3)第一章移动机器人 (4)§移动机器人的研究历史 (4)§移动机器人的国际现状 (5)§移动机器人研究的国内现状 (7)第2章视觉导航的轮式移动机器人综述 (9)§视觉导航的轮式移动机器人 (9)§视觉导航系统构成及工作过程 (9)§视觉导航的图像预处理 (10)§视觉导航机器人的运动控制 (11)第3章视觉导航轮式移动机器人底层硬件设计 (13)§电子元件的选型 (13)§开关电压调节器 LM7805 (13)§步进电机驱动芯片 L298 (13)§单片机PIC16F877 (14)§步进电机 (16)§电路的设计 (17)§方案论证与比较 (17)§电路图的设计 (18)第4章视觉轮式移动移动机器人的底层控制 (23)§步进电机控制原理 (23)§移动机器人的运动模型 (24)§控制器的软件设计 (26)结论 (29)参考文献 (30)致谢 (32)附录 (33)单片机诞生于20世纪70年代末，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段。

《新型轮腿式机器人的设计与仿真》篇一一、引言在不断进步的机器人技术中，机器人运动的多样性和高效性已成为当前研究的关键问题。

特别是在无人探索区域，面对复杂的自然地形环境，具备多样移动模式的机器人显得尤为必要。

近年来，轮腿式机器人因其结合了轮式和腿式移动的优点，在移动性和地形适应性方面表现出了显著的优势。

本文将详细介绍新型轮腿式机器人的设计与仿真过程。

二、设计概述新型轮腿式机器人设计以模块化、可扩展、高效率为原则，结合轮式和腿式的优点，实现对复杂地形的高效移动。

其结构主要包括机器人主体、轮腿系统、驱动系统和控制系统。

三、机器人主体设计机器人主体设计遵循轻量化、强度高的原则，采用高强度铝合金和轻质复合材料构成，保证在承受外部冲击的同时保持足够的运动性能。

主体内部安装有驱动系统和控制系统，保证机器人的运动和操作稳定。

四、轮腿系统设计轮腿系统是新型轮腿式机器人的核心部分，它包括轮式结构和腿式结构。

轮式结构用于平坦路面，提供稳定的高速移动；腿式结构则适用于复杂地形，如山地、沙地等，实现攀爬和跨越障碍的功能。

五、驱动系统设计驱动系统包括电机、传动装置和电池等部分。

电机负责驱动轮腿系统运动，传动装置则负责将电机的动力传输到轮腿系统，电池则为整个机器人提供电力。

考虑到机器人的续航能力和运动性能，我们选择了高效率的电机和电池。

六、控制系统设计控制系统是机器人的大脑，负责接收传感器信息并控制机器人的运动。

我们采用了先进的嵌入式系统技术，实现了对机器人的实时控制。

同时，我们利用传感器信息对机器人进行环境感知和自主导航，使机器人能够自主应对复杂的环境变化。

七、仿真实验与分析为验证新型轮腿式机器人的设计与仿真结果，我们利用虚拟仿真技术进行了多次实验。

仿真结果表明，该机器人在不同地形条件下均能表现出优秀的运动性能和地形适应性。

同时，通过实验数据分析，我们发现在高强度和高效率之间达到了良好的平衡。

八、结论新型轮腿式机器人的设计与仿真实现了机器人运动的多样性和高效性，有效解决了复杂地形下的移动问题。

1 绪论1.1 引言移动机器人已经成为机器人研究领域的一个重要分支。

在军事、危险操作和服务业等许多场合得到应用，需要机器人以无线方式实时接受控制命令，以期望的速度、方向和轨迹灵活自如地移动[1]。

移动机器人按照移动方式可分为轮式、履带式、腿足式等，其中轮式机器人由于具有机构简单、活动灵活等特点尤为受到青睐。

按照移动特性又可将移动机器人分为非全方位和全方位两种。

而轮式移动机构的类型也很多，对于一般的轮式移动机构，都不能进行任意的定位和定向，而全方位移动机构则可以利用车轮所具有的定位和定向功能，实现可在二维平面上从当前位置向任意方向运动而不需要车体改变姿态，在某些场合有明显的优越性；如在较狭窄或拥挤的场所工作时，全方位移动机构因其回转半径为零而可以灵活自由地穿行。

另外，在许多需要精确定位和高精度轨迹跟踪的时候，全方位移动机构可以对自己的位置进行细微的调整[2]。

由于全方位轮移动机构具有一般轮式移动机构无法取代的独特特性，对于研究移动机器人的自由行走具有重要意义，成为机器人移动机构的发展趋势。

基于以上所述，本文从普遍应用出发，设计一种带有机械手臂的全方位运动机器人平台，该平台能够沿任何方向运动，运动灵活，机械手臂使之能够执行预定的操作。

本文是机器人设计的基本环节，能够为后续关于机器人的研究提供有价值的平台参考和有用的思路。

1.2 国内外相关领域的研究现状1.2.1 国外全方位移动机器人的研究现状国外很多研究机构开展了全方位移动机器人的研制工作，在车轮设计制造，机器人上轮子的配置方案，以及机器人的运动学分析等方面，进行了广泛的研究，形成了许多具有不同特色的移动机器人产品。

这方面日本、美国和德国处于领先地位。

八十年代初期，美国在DARPA的支持下，卡内基·梅隆大学（Carnegie Mellon university,CUM）、斯坦福（Stanford）和麻省理工（Massachusetts Institute of Technology,MIT）等院校开展了自主移动车辆的研究，NASA下属的Jet Propulsion Laboratery(JPL)也开展了这方面的研究。

大学毕业设计说明书题目：轮式移动机器人结构设计专业：机械设计制造及其自动化学号：姓名：指导教师：完成日期： 2012年5月30日大学毕业论文（设计）任务书论文（设计）题目：轮式移动机器人结构设计学号：姓名：专业：机械设计制造及其自动化指导教师：系主任：一、主要内容及基本要求1：了解轮式移动机器人的原理及其设计：2：CAD绘图设计，要求A0图纸一张，总共达到两张A0。

3：说明书，要求6000字以上，要求内容完整，计算准确：4：外文翻译3000字以上，要求语句通顺。

二、重点研究的问题1：轮式移动机器人转向机构的设计：2：轮式移动机器人电机的选型三、进度安排四、应收集的资料及主要参考文献[1] 吕伟文.全方位轮移动机构的原理和应用[A].无锡职业技术学院学报,2005，615-17.[2] 赵东斌,易建强等.全方位移动机器人结构和运动分析[B].机器人,2003,9.[3] 李瑞峰,孙笛生,闫国荣等.移动式作业型智能服务机器人的研制[J].机器人技术与应用,2003,1:27-29.[4] 杨树风.带有机械臂的全方位移动机器人的研制. 哈尔滨工业大学硕士毕业论文，2006.[5] 田宇,吴镇炜,柳长春.开放式三自由度全方位移动机器人实验平台[J].机器人,2002,24（2）:102-106.[6] 闫国荣，张海兵.一种新型轮式全方位移动机构[J].哈尔滨工业大学学报，2001,33（6）:854-857.[7] 吕伟文.全方位移动机构的机构设计[A].无锡职业技术学院学报，2006.12：03-12.[8] 高光敏,张广新,王宇等.一种新型全方位轮式移动机器人的模型研究[A].长春工程学院学报,2006,12.[9] 吴玉香，胡跃明.轮式移动机械臂的建模与仿真研究[B].计算机仿真，2006,1（05）.[10] 付宜利,徐贺,王树国.具有新型轮式走行部的移动机器人及其特性研究.高技术通信,2004,12.[11] 付宜利,李寒,徐贺等.轮式全方位移动机器人几种转向方式的研究.制造业自动化,2005,10:5-33.[12] 滕鹏,马履中,董学哲.具有冗余自由度的新型护理机械臂研究.机械设计与研究,2004,1:3-32.[13] 孔繁群，朱方国，周骥平.一种机械手关节联接结构的改进设计[B].机械制造与研究，2005,5:2-16.[14] 蔡自兴编著.机器人原理及其应用. 中南工业大学出版社，1988.[15] 吴广玉，姜复兴编.机器人工程导论.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1988.大学毕业设计评阅表学号姓名专业机械设计制造及其自动化毕业论文（设计）题目：轮式移动机器人结构设计大学毕业论文（设计）鉴定意见学号：姓名：陈潮专业：机械设计制造及其自动化毕业论文（设计说明书）33 页图表8 张目录第一章绪论 (1)1.1国内外相关领域的研究现状 (1)1.2移动机器人的关键技术 (2)1.3课题研究意义 (3)1.4.论文主要完成工作 (4)第二章全向移动机器人移动机构设计 (5)2.1引言 (5)2.2机械设计的基本要求 (5)2.3全方位轮式移动机构的研制 (6)2.3.1移动机器人车轮旋转机构设计 (6)2.3.2移动机器人转向机构设计 (9)2.3.3电机的选型与计算 (11)2.4移动机器人车体结构设计 (14)2.5本章小结 (15)第三章机械材料选择和零件的校核 (16)3.1机械材料选用原则 (16)3.2零件材料选择与强度校核 (17)3.3本章小结 (19)结论 (20)致谢 (21)参考文献 (22)附录一 (23)附录二 (28)第一章绪论1.1国内外可移动机器人的发展现状移动机器人是机器人学中的一个重要分支。

机械毕业设计1107轮式机器人结构设计
1. 引言
本文档旨在讨论机械毕业设计中的1107轮式机器人结构设计问题。

通过对机器人的结构设计，旨在实现机器人的稳定性、灵活性和可靠性。

2. 机器人结构设计要求
2.1 稳定性
设计目标是确保机器人在移动或承载负载时保持稳定，避免不必要的震动或倾斜。

2.2 灵活性
机器人应具备一定的灵活性，以适应不同的工作环境和任务需求。

2.3 可靠性
机器人的结构设计应考虑到长时间使用的可靠性，以减少故障和维修需求。

3. 结构设计方案
根据上述要求，提出以下结构设计方案：
3.1 轮式机器人底盘
采用四个轮子的底盘设计，以提供稳定性和平衡性。

每个轮子
应具备独立悬挂系统，以适应不平坦的地面。

3.2 主体结构
主体结构应采用轻量化材料，既要保证强度，又要减少机器人
的整体重量。

同时，考虑到灵活性，可以设计可拆卸的连接部件，
以便于维护和更换。

3.3 机械臂
机械臂应具备良好的运动范围和稳定性，以适应机器人的工作
任务。

采用多关节设计，以实现更灵活的操作。

4. 结论
通过以上结构设计方案，可以实现1107轮式机器人的稳定性、灵活性和可靠性。

在实践中，应结合具体需求和实际情况对结构进
行进一步的优化和调整，以达到最佳设计效果。

参考文献
[1] 参考文献1
[2] 参考文献2。

摘要随着社会发展和科技进步，机器人在当前生产生活中得到了越来越广泛的应用。

尤其是一种具有道路记忆功能、使用灵活方便、应用范围较广的轮式移动机器人。

本研究是一种基于瑞萨 H8单片机的自循迹轮式智能车的设计与实现，研究具有人类认知机理的环境感知、信息融合、规划与决策、智能控制等理论与方法，本文所述的智能车控制系统可以分为两个大的子控制系统，它们分别是方向控制系统和速度控制系统。

其核心控制单元为瑞萨公司 H8 系列 8位单片机 H8/3048F-ONE，系统采用反射式红外传感器检测赛道白线，在运行过程中能够识别赛道的不同情况，并能够根据信息反馈即时控制智能车的方向和速度，在预定的路径上进行快速移动。

智能车的设计要达到竞速和巡线的目的，竞速环节主要包括动力提供，速度控制两部分；巡线环节包括路面信息，转向控制两部分。

通过对智能车运动模型的建立与分析，本文详细阐述了方向控制系统与速度控制系统等重要控制系统的实现方法，使智能车能够完整通过直道、弯道、坡道和换道的过程，快速稳定的寻白线行驶。

关键词： H8单片机自循迹运动模型控制系统AbstractWith the social development and scientific and technological progress, Robot in the current production and life has been more widely used. In particular, the wheeled mobile robotis with memory function, used of flexible, wide range of application.This study is based on RenesasH8 MCU wheeled self-tracking design and realization of intelligent vehicle, Research of the theories and methods about environmental perception, information fusion, planning and decision-making and intelligent control which like Mechanism of human cognition. This intelligent vehicle control system described can be divided into two major sub-control system, They are the direction and speed control system. The core control unit for the Renesas H8 series of 8-bit microcontroller H8/3048F-ONE. System uses infrared sensors to detect track reflective white lines, during operation to identify the different circumstances circuit. And according to the feedback control the direction and speed of smart cars real-time. Fast moving on the predetermined path. Intelligent vehicle design to achieve the purpose of racing and the transmission line. Racing links include power provided and Speed control; Transmission line links including road information and steering control. Through the movement modeling and analysis on smart vehicle. This paper describes the direction and speed control system and other important realization. So the intelligent vehicle can through the straight, curved, ramp and lane changing process. Fast and stable searching the white lane.Key words：H8MCU self-tracking motion model control system目录摘要 (I)Abstract (II)绪论 (1)1课题要求及总体设计方案 (2)1.1课题要求 (2)1.2课题主要内容及设计方案 (2)1.2.1课题主要内容 (2)1.2.2总体设计方案 (2)2系统硬件设计及实现 (4)2.1硬件组成及各部分作用 (4)2.2舵机的工作原理及驱动 (5)2.2.1舵机的工作原理 (5)2.2.2舵机的驱动 (6)2.2.3舵机的标定和修正 (7)2.3传感器的工作原理及控制 (8)2.3.1传感器的工作原理 (8)2.3.2传感器的采集及处理 (8)2.4电机的工作原理及驱动 (9)2.4.1电机的选择 (9)2.4.2电机的工作原理 (10)2.4.3电机驱动 (10)2.5车体结构 (11)2.5.1硬件电路板的功能需求分析 (11)2.5.2结构需求分析 (12)2.5.3赛道基本要求 (14)3系统软件设计 (15)3.1智能车的数学模型及其控制算法的实现目标 (16)3.2方向计算算法 (16)3.2.1弯道处理 (16)3.2.2换道处理 (17)3.2.3坡道处理 (17)3.2.4过渡处理部分 (17)3.3方向控制算法 (18)3.4速度控制算法 (20)3.4.1赛道分析 (20)3.4.2行驶策略 (20)3.4.3速度给定算法 (21)3.4.4速度闭环 (21)4智能车调试与注意事项 (22)4.1智能车的硬件调试 (22)4.2系统的软件调试 (22)4.2.1单元调试 (22)4.2.2系统的组装调试 (22)4.2.3系统调试 (22)4.3注意事项 (23)结论 (24)致谢 (25)参考文献 (26)附录 (27)绪论智能机器人具有识别、推理、规划和学习等智能机制，它可以把感知和行动智能化结合起来，因此能在非特定的环境下作业。

《新型轮腿式机器人的设计与仿真》篇一一、引言随着科技的进步和人类对未知世界的探索，机器人技术已经成为了现代社会的重要研究方向。

在众多机器人类型中，轮腿式机器人以其独特的移动方式和适应能力，逐渐成为研究的热点。

本文将介绍一种新型轮腿式机器人的设计与仿真过程，从需求分析、设计原理、结构组成、运动学建模、仿真实验等方面进行详细阐述。

二、需求分析在开始设计新型轮腿式机器人之前，我们需要明确其应用场景和功能需求。

本款机器人主要应用于复杂地形环境下的移动和作业任务，如山地、沼泽地等。

因此，其设计需满足以下要求：1. 良好的地形适应性：能够在复杂地形中自由移动，克服障碍物。

2. 高效的运动性能：具备较高的移动速度和负载能力。

3. 稳定的作业能力：在作业过程中保持稳定，减少误差。

三、设计原理新型轮腿式机器人采用轮腿结合的设计原理，即在传统轮式和腿式移动方式的基础上进行融合。

机器人具有可调节的腿部结构，在遇到障碍物时，可通过调整腿部姿态实现跨越；而在平坦地面上，则可通过轮式结构实现高效移动。

这种设计使得机器人能够在不同地形中灵活应对，具有较好的适应性。

四、结构组成新型轮腿式机器人主要由以下部分组成：1. 驱动系统：包括电机、传动装置等，负责机器人的动力输出。

2. 轮腿系统：包括可调节的腿部结构和轮式结构，实现轮腿结合的移动方式。

3. 控制系统：包括主控制器、传感器等，负责机器人的运动控制和环境感知。

4. 电源系统：为机器人提供稳定的电源支持。

五、运动学建模为了更好地研究新型轮腿式机器人的运动性能，我们建立了其运动学模型。

该模型主要描述了机器人在不同地形下的运动学特性，包括速度、加速度、运动轨迹等。

通过建立数学模型，我们可以对机器人的运动性能进行定量分析和优化设计。

六、仿真实验为了验证新型轮腿式机器人的设计效果和运动性能，我们进行了仿真实验。

仿真实验主要采用动力学仿真软件进行建模和仿真，通过输入不同地形数据和任务需求，观察机器人的运动过程和性能表现。

唐山学院毕业设计设计题目：轮式行走机器人设计系别：机电工程系班级：07测控（2）班姓名：胡朋飞指导教师：王天杰2011年6月8 日轮式行走机器人设计摘要本设计完成了一种基于自动导引小车原理的轮式行走机器人的设计。

该设计的最终效果是让机器小车能通过一系列红外线反射式光电传感器感知一种特制的导引跑道（该导引跑道由反光率高的白色背景和反光率极低的黑色导引线组成），自动寻找路径，并通过三个避障传感器实现避障的功能。

驱动电机采用直流电机，电机控制方式为单向PWM开环控制，控制核心采用51单片机控制系统，控制上采用一块单片机实现信号采集与显示、路线判断和电机控制等功能。

51单片机通过检测由一系列反射式光电传感器探测到的路况信息，按照载入单片机的算法向电机驱动电路发出控制电机转速和转向的指令，控制完成小车的启停、前进、后退、转向和调速等动作，最终使小车能平滑稳定地沿着导引跑道从一个地点向另一个地点的运动。

关键词：导引线反射式光电传感器 PWM 避障The Design of Wheeled RobotABSTRACTThis subject completed a design of wheeled car robot based on the principle of autopilot car. The final effect of this design is to let the machine perceive a special guidance runway（this guidance runway consist of a white background with high reflective rate and a black guide line with low reflective rate ）through a series of infrared reflecting photoelectric sensor and find the path automatically and make the machine realize the obstacle-avoiding function . This system adopts DC motor as the drive motor, the mode of the motor control is one-way PWM open-loop control and the control core adopts 51_series microcomputer control system. In control, we can just use a piece of SCM (Single Chip Micyoco) to realize the function of signal acquisition, route judge and the motor control, etc.The SCM detects the traffic information detected by a series of sensors first, then sends corresponding instructions to motor driver circuit according the algorithm loaded, meanwhile, adjusts the car‟s stat-stop, moving, steering and adjust speed, etc. Finally make the car can arrive from one location to another location along the guidance runway.Keywords: Guide line; reflecting photoelectric sensor; PWM; obstacle avoidance目录1引言 (5)1.1 机器人技术简介 (2)1.2 轮式行走机器人设计简介 (2)2总体方案 (3)2.1 系统方框图介绍 (3)2.2方案论证与比较 (4)2.2.1轨迹探测模块设计与比较 (4)2.2.2数据存储比较 (6)2.2.3刹车机构功能方案比较 (7)3硬件部分设计 (7)3.1电源模块设计 (7)3.2轨迹探测传感器模块设计 (9)3.2.1 轨迹探测传感器的布局及工作方式 (9)3.2.2 TCRT5000的介绍及其工作原理 (10)3.3避障传感器模块设计 (12)3.3.1 避障传感器的布局及工作方式 (12)3.3.2 避障传感器E18-D80NK的介绍和工作原理 (13)3.4单片机模块设计 (14)3.4.1 单片机模块的整体介绍 (14)3.4.2STC89C52单片机的介绍 (14)3.5电机控制模块设计 (16)3.5.1电机控制模块的整体介绍 (16)3.5.2电机控制芯片L298N的介绍 (18)3.6 直流电机及减速箱简介 (19)3.7主电路图及电路板设计 (21)4模块的软件设计和调试 (23)4.1 系统软件设计说明 (23)4.2小车自动导引和避障的软件流程图设计 (23)4.2.1初始化模块 (23)4.2.2 PWM调速模块 (24)4.2.3避障模块 (25)4.2.4 道路识别模块 (26)4.2.5整体流程图 (27)5仿真与制作 (29)5.1 程序的编译调试与仿真 (29)5.2 小车的制作与调试 (31)5.2.1 制作说明 (31)5.2.2 电源模块的制作 (32)5.2.3 轨迹探测传感器模块的制作 (32)5.2.4 避障传感器模块的制作 (33)5.2.5 单片机模块的制作 (34)5.2.6 电机驱动模块的制作 (34)5.2.7 小车整体调试和问题的解决 (35)5.3 结论 (36)6结论与展望 (38)6.1 实现的功能 (38)6.2 使用价值 (38)6.3 展望 (38)谢辞 (40)参考文献 (41)附录 (42)外文资料 (48)1 引言1.1 机器人技术简介机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置。

课程设计说明书课程名称专业班级学号姓名指导教师年月日摘要轮式移动机器人是机器人家族中的一个重要的分支，也是进一步扩展机器人应用领域的重要研究发展方向。

自上世纪九十年代以来，人们广泛开展了对机器人移动功能的研制和开发，为适应各种工作环境的不同要求而开发出各种移动机构。

其中全方位轮可以实现高精确定位、原地调整姿态和二维平面上任意连续轨迹的运动，具有一般的轮式移动机构无法取代的独特特性，对于研究移动机器人的自由行走具有重要愈义。

本文主要是介绍了技术较为成熟的麦克纳姆全方位轮的运动原理结构，分析了由四个麦克纳姆轮全方位轮组成的全向移动机构的运动协调原理。

并将其运用到轮腿复合式的机器人身上，使机器人移动能力更强。

设计的主要方面包括（1）移动方式的选择；（2）机器人结构的设计；（3）机器人移动原理的分析；（4）对移动机器人控制系统的简单设计。

关键词: 轮式移动机器人，轮腿复合式，四足目录摘要 (1)1 移动机器人技术发展概况 (1)1.1 机器人研究意义及应用领域 (1)1.1.1 机器人的研究意义 (1)1.1.2 机器人的应用领域 (2)1.2 移动机器人的发展概况 (2)1.2.1 移动机器人的国内发展概况 (2)1.2.2 移动机器人的国外发展概况 (3)2 轮式移动机器人的结构设计 (5)2.1轮式移动机器人系统结构 (5)2.1.1移动方式的选择 (6)2.1.2机器人移动原理构想 (6)2.1.3机器人轮子的选择 (7)2.1.4机器人腿部结构的设计 (8)2.2轮式移动机器人主要结构 (9)3 轮式移动机器人的控制系统 (9)3.1 控制系统硬件选型与配置 (10)3.1.1 驱动电机的选型 (10)3.1.2 伺服电机的选型 (11)3.1.3 轮毂电机的选型 (11)3.2 轮式移动机器人控制系统框架 (14)4 结论和总结 (17)5 致谢 (19)参考文献 (20)1 移动机器人技术发展概况1.1 机器人研究意义及应用领域随着科学技术的发展，人类的研究活动领域已由陆地扩展到海底和空间。

毕业设计(论文)反平行四边形轮式移动机器人的设计与研究学号：姓名：专业：机械设计制造及其自动化系别：机械工程系指导教师：XXX 讲师XXX 副教授二○一五年四月摘要机器人是一种能够模仿人类动作的机器，它可以完成许多对人类来说危险且单调的工作，机器人让人类从繁重、单调的工作中解脱出来。

它们从事固定而有规律的工作，例如工业生产中的焊接、喷漆等等。

本文主要以反平行四边行机构为基础来设计反平行四边形轮式移动机器人的的整体方案。

该机构采用统一动作、协调控制的原则，通过连杆的摆动来实现机器人主体的翻转从而进行越障的运动，该机器人以反平行四边形四连杆机构作为车体基本框架，翻转自身以适应不同地形。

通过中控系统的控制来实现反平行四边形轮式移动机器人的动作，由于是中控系统控制，所以控制灵活，多样，并且可以实现一些人类靠自身无法完成的功能。

关键词：反平行四边形轮式移动机器人；工作；控制；功能ABSTRACTA robot is a machine which can imitate human actions, it can finish a lot of human risk and monotonous work, let the human robot free out from the heavy, monotonous work. They engaged in regular work, such as industrial production welding, painting and so on.The overall scheme of this paper to the electric push rod as the main component to design manned three degree of freedom triangular robot. The mechanism adopts the unified action, the coordinated control principle, by opening the travel of the push rod to realize the robot foot movement, to achieve a manned with three degrees of freedom robot motion control in the triangle by control system, the control system to control, so the control of flexible, multi sample. People can sit on the robot, the controller is adopted to control the robot's movement, the realization of some people rely on their own to complete the function of the leg muscles.Key word: Robot；cylinder；pneumatic loop；Four degrees of freedom目录摘要 (i)ABSTRACT (ii)目录 (iii)1 绪论 (1)1.1 机器人简史 (3)1.2 应用机器人的意义 (6)1.3 本课题研究的内容 (9)2 反平行四边形轮式移动机器人总体方案结构的设计 (12)2.1 反平行四边形轮式移动机器人的总体方案图 (12)2.2 反平行四边形轮式移动机器人的工作原理 (12)3 机械结构的设计 (18)3.1伺服电机的选型计算 (20)3.2圆锥齿轮传动的选型计算 (20)3.3传动轴的设计计算 (21)4 各主要零部件强度的校核 (22)4.1 圆锥齿轮的校核 (22)4.2 传动轴强度的校核 (23)4.3 轴承强度的校核 (23)5 反平行四边形轮式移动机器人的三维建模 (24)5.1 连杆的三维建模 (25)5.2 伺服电机的三维建模 (26)5.3 传动轴的三维建模 (26)5.4 反平行四边形轮式移动机器人的三维建模 (27)6 三维软件设计总结 (27)结论 (28)致谢 (29)参考文献 (30)2.2 反平行四边形轮式移动机器人的工作原理3 机械结构的设计3.1伺服电机的选型计算5.2 伺服电机的三维建模。

《新型轮腿式机器人的设计与仿真》篇一一、引言随着科技的飞速发展，机器人技术已成为现代社会的重要研究方向。

其中，轮腿式机器人因其独特的移动能力和适应性，在各种复杂环境中具有广泛的应用前景。

本文将介绍一种新型轮腿式机器人的设计与仿真过程，分析其结构特点、运动原理以及性能表现。

二、机器人结构设计与原理（一）设计思路新型轮腿式机器人设计的主要思路在于结合轮式和腿式运动的优点，使其能够在平坦地面和复杂地形中自由移动。

机器人结构包括轮式和腿式两个部分，两者之间通过一种新型的耦合机构实现灵活切换。

（二）结构特点1. 轮式部分：采用高强度材料制成的轮子，具有较好的承载能力和运动速度。

2. 腿式部分：采用多关节设计，使其能够在不平坦地形中稳定行走。

3. 耦合机构：实现轮式与腿式之间的灵活切换，使机器人能够在不同地形中自由移动。

（三）运动原理新型轮腿式机器人通过电机驱动轮子和腿部关节，实现前进、后退、转弯、爬坡等动作。

在平坦地面上，机器人主要采用轮式运动；在复杂地形中，机器人切换为腿式运动。

三、仿真分析（一）仿真环境与工具采用专业的机器人仿真软件进行仿真分析，模拟机器人在不同地形中的运动情况。

仿真环境包括平坦地面、复杂地形等。

（二）仿真结果与分析1. 运动性能：机器人在平坦地面上具有较高的运动速度和稳定性；在复杂地形中，机器人能够灵活切换轮式与腿式运动，表现出良好的适应性和稳定性。

2. 承载能力：机器人具有较好的承载能力，能够携带一定重量的物品在各种地形中移动。

3. 能耗情况：机器人在运动过程中的能耗较低，具有较好的节能性能。

四、实验验证与性能评估（一）实验验证为了验证新型轮腿式机器人的实际性能，我们进行了实地实验。

实验结果表明，机器人在各种地形中均能表现出良好的运动性能和稳定性。

（二）性能评估根据实验结果和仿真分析，对新型轮腿式机器人的性能进行评估。

评估指标包括运动性能、承载能力、能耗情况等。

经过综合评估，该机器人具有较高的性能表现和良好的应用前景。

目录1 前言 (2)2 机构的驱动方案设计 (5)2.1 机器人运动方式的选择 (5)2.2 轮式机器人驱动方案设计 (9)2.2.1轮式机器人驱动轮组成 (10)2.2.2轮式机器人转向轮组成 (11)2.2.3电机选择 (12)2.2.4减速机构的设计 (17)2.2.5变速箱体、前车体及电池箱 (18)2.2.6后减震及前减震机构 (19)2.2.7车轮和轮毂 (20)3 传动机构、执行机构的设计及受力分析 (23)3.1 传动机构的设计 (23)3.2 执行机构的设计 (24)3.3 机器人受力分析及如何保证加速度最优 (24)4 轮式移动机器人的运动学分析 (26)4.1 轮式式机器人的运动学建模 (26)4.2 阿克曼约束的机器人运动模型 (29)5 轮式移动机器人的运动控制系统设计 (32)5.1 控制系统硬件设计 (32)5.2 控制系统软件设计 (34)5.2.2上位机控制系统软件设计 (34)5.2.3下位机控制系统软件设计 (34)6 结论 (36)参考文献 (37)致谢 (38)1 前言移动机器人的研究始于上世纪60年代末期，随着计算机技术、传感器技术以及信息处理技术的发展，移动机器人已被广泛应用于工业、农业、医疗、保安巡逻等行业。

机器人技术的发展，它应该说是一个科学技术发展共同的一个综合性的结果，也同时，为社会经济发展产生了一个重大影响的一门科学技术，它的发展归功于在第二次世界大战中，各国加强了经济的投入，就加强了本国的经济的发展。

另一方面它也是生产力发展的需求的必然结果，也是人类自身发展的必然结果，那么人类的发展随着人们这种社会发展的情况，人们越来越不断探讨自然过程中，在改造自然过程中，认识自然过程中，实现人们对不可达世界的认识和改造，这也是人们在科技发展过程中的一个客观需要。

国外对于移动机器人的研究起步较早，日本是开发机器人较早的国家，并成为世界上机器人占有量最多的国家，其次是美国和德国。

青岛科技大学本科毕业设计（论文）题目 __________________________________轮胎搬运机器人设计__________________________________指导教师__________________________辅导教师__________________________学生姓名__________________________学生学号__________________________院（部）____________________________专业________________班_____________________________________年 ___月 ___日毕业论文（设计）诚信声明本人声明：所呈交的毕业论文（设计）是在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，论文中引用他人的文献、数据、图表、资料均已作明确标注，论文中的结论和成果为本人独立完成，真实可靠，不包含他人成果及已获得或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。

与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

论文（设计）作者签名：日期：年月日毕业论文（设计）版权使用授权书本毕业论文（设计）作者同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文（设计）的复印件和电子版，允许论文（设计）被查阅和借阅。

本人授权青岛农业大学可以将本毕业论文（设计）全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本毕业论文（设计）。

本人离校后发表或使用该毕业论文（设计）或与该论文（设计）直接相关的学术论文或成果时，单位署名为。

论文（设计）作者签名：日期：年月日指导教师签名：日期：年月日轮胎搬运机器人设计摘要在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。

工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平。

大连理工大学硕士学位论文目录摘要………………………………………………………………………………………………………………ＩＡｂｓｔｒａｃｔ……………．………．．．．．…．………．…．．…．…．…．…………………．．．．．．．………………………．………ＩＩ１绪论……………………………………………………………………………………ｌ１．１课题研究的背景及意义………………………………………………………１１．２移动机器人的发展历史及趋势………………………………………………ｌ１．２．１国内外移动机器人的发展历史………………………………………１１．２．２移动机器人的新发展与发展趋势……………………………………３１．３本文主要研究内容………‰…………………………………………………３２移动机器人的体系结构设计…………………………………………………………５２．１移动机器人的机械结构设计和运动学模型建立……………………………５２．１．１移动机器人的机械结构………………………………………………５２．１．２移动机器人的运动学模型……………………………………………５２．２移动机器人的控制系统设计…………………………………………………７２．２．１主控制器模块…………………………………………………………７２．２．２驱动模块………………………………………………………………９２．２．３ＰＬＣ模块……………………………………………………………．．１２２．２．４相机姿态调整模块…………………………………………………．．１９２．２．５测距模块……………………………………………………………一２０２．２．６通信模块……………………………………………………………一２２２．２．７电源模块………………………………………………………………２５３Ｂａｃｋ—Ｓｔｅｐｐｉｎｇ算法在移动机器人轨迹跟踪中的研究……………………………２６３．１移动机器人路径规划与轨迹跟踪…………………………………………．２６３．１．１路径规划………………………………………………………………２６３．１．２轨迹跟踪………………………………………………………………２７３．２Ｂａｃｋ—Ｓｔｅｐｐｉｎｇ算法…………………………………………………………２７３．２．１基于Ｌｙａｐｕｎｏｖ稳定性的最优状态反馈控制器……………………．２８３．２．２Ｂａｃｋ—Ｓｔｅｐｐｉｎｇ算法的设计思想……………………………………．．２９３．３Ｂａｃｋ—Ｓｔｅｐｐｉｎｇ算法在基于运动学模型的轨迹跟踪中的实现……………３ｌ３．４实验结果及分析……………………………………………………………．３４３．５本章小结……………………………………………………………………．３６４连续曲率曲线路径在局部路径规划中的研究……………………………………．．３７轮式移动机器人系统设计及控制研究４．１局部路径规划中的连续曲率曲线的建立…………………………………．３７４．１．１直角坐标系中连续曲率曲线的建立方法……………………………３７４．１．２连续曲率曲线算法在移动机器人局部路径规划中的实现…………４１４．２实验结果及分析……………………………………………………………．４３４．３本章小结……………………………………………………………………．４５５基于模糊控制算法的移动机器人直线轨迹跟踪…………………………………．４６５．１模糊控制理论………………………………………………………………．４６５．１．１模糊控制的概念……………………………………………………一４６５．１．２模糊控制的优点……………………………………………………一４６５．２模糊控制系统………………………………………………………………．４７５．２．１模糊控制系统的组成………………………………………………．．４７５．２．２模糊控制器的设计…………………………………………………．．４８５．３模糊控制算法在移动机器人轨迹跟踪中的实现…………………………．４９５．３．１输入输出量模糊语言及其隶属度的建立…………………………一５０５．３．２模糊控制规则的设定………………………………………………。

《新型轮腿式机器人的设计与仿真》篇一一、引言随着科技的不断发展，机器人技术已经成为当今研究的热点之一。

在众多机器人类型中，轮腿式机器人因其具有灵活的移动能力和良好的适应性，受到了广泛关注。

本文旨在设计并仿真一款新型轮腿式机器人，以期为相关研究提供参考。

二、新型轮腿式机器人的设计1. 结构设计新型轮腿式机器人结合了轮式和腿式机器人的特点，具备灵活的移动和适应能力。

机器人采用模块化设计，主要包括机身、轮腿结构、驱动系统等部分。

机身设计为轻量化结构，以降低能耗和提高运动性能。

轮腿结构采用多级调节方式，以适应不同地形。

2. 运动学设计机器人采用轮腿协同运动方式，根据地形和任务需求，可实现轮式、腿式以及轮腿混合式等多种运动模式。

运动学设计考虑了机器人的运动范围、速度、加速度等因素，以保证机器人具有较好的运动性能。

3. 控制系统设计控制系统是机器人的核心部分，采用模块化、分层式设计。

上层控制器负责任务规划、路径规划和协调控制等任务；下层控制器负责驱动系统和传感器数据的处理与控制。

此外，控制系统还具备实时监控、故障诊断和自我保护等功能。

三、仿真与分析1. 仿真环境搭建采用专业的机器人仿真软件，搭建了新型轮腿式机器人的仿真环境。

仿真环境包括地形模型、传感器模型、控制系统模型等，以模拟真实环境中的运动和任务执行情况。

2. 仿真结果分析在仿真环境中，对新型轮腿式机器人进行了多种地形下的运动性能测试。

结果表明，机器人具有较好的运动性能和适应性，能够根据地形和任务需求，实现轮式、腿式以及轮腿混合式等多种运动模式。

此外，机器人的控制系统表现稳定，能够实现对机器人的精确控制和协调。

四、结论本文设计了一种新型轮腿式机器人，并通过仿真验证了其良好的运动性能和适应性。

该机器人结合了轮式和腿式机器人的优点，具有灵活的移动能力和良好的适应性。

此外，采用模块化、分层式的设计思路，使得机器人具有较好的可扩展性和维护性。

未来可以进一步优化机器人的结构和控制系统，以提高其运动性能和适应性，为实际应用提供更好的支持。

一种轮式移动机器人的控制系统设计毕业论文第一章绪论1.1移动机器人技术概述机器人是一自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能操作机。

机器人技术涉及计算机技术、控制技术、传感器技术、通讯技术、人工智能、材料科学和仿生学等多类学科。

作为机器人学的重要分支，移动机器人能够运动到特定位置，执行相应任务，具备环境感知、实时决策和行为控制等功能，拥有很高的军事、商业价值。

移动机器人按运动方式分为轮式移动机器人、步行移动机器人、履带式移动机器人、爬行机器人等;按功能和用途分为医疗机器人、军用机器人、清洁机器人等;按作业空间分为陆地移动机器人、水下机器人、无人飞机和空间机器人。

1.2移动机器人控制技术研究动态1.2.1移动机器人控制技术发展概况步入21世纪，随着电子技术的飞速发展，机器人用传感器的不断研制、计算机运算速度的显著提高，移动机器人控制技术逐步得到完善和发展。

移动机器人从最初的示教模仿型向具备环境信息感知、在线决策等功能的自治型智能化方向发展。

移动机器人控制系统性能不断提高，各类新型移动机器人也纷纷面世。

步行式机器人是指按照迈步方式前进的移动机器人，由于符合动物的行进模式，可很好的在自然环境中运动，具有较强的越野性能。

如美国NAAS资助研制的丹蒂行走机器人，主要用于远程机器人探险，其控制系统涉及环境感知、障碍物监测、机械臂控制和超远程遥操作等多方面技术。

丹蒂计划的最终目标是，为实现在充满碎片的月球或其它星球的表面进行探险提供一种运动机器人解决方案。

轮椅机器人是指使用了移动机器人技术的电动轮椅。

德国乌尔姆大学开发一种智能轮椅机器人，使丧失行动能力的人也能外出“走动”。

该轮椅机器人，能够自动识别和判断出行驶的前方是否有行人挡路，或是否可能出现行驶不通的情况，自动采取绕行动作，并能够提醒挡路的行人让开道路。

该机器人的控制系统，综合运用了多传感器信息融合、模式识别、避障、电机控制和人机接口等技术。

第一章绪论消防机器人是指能在高温、强热辐射、浓烟、地形复杂、障碍物多、化学腐蚀、易燃易爆等恶劣条件下进行灭火和救援工作的移动机器人。

本科毕业论文（设计、创作）
题目：轮式机器人电机驱动系统设计
学生姓名：学号： ********* 所在院系：专业：电气工程及其自动化
入学时间： 2010 年 9 导师姓名：职称/学位：副教授/硕士
导师所在单位：
完成时间： 2014 年 5 月
安徽三联学院教务处制
安徽三联学院毕业论文
轮式机器人驱动系统设计
摘要：随着社会的发展，机器人逐渐受到了人们的重视，可移动轮式机器人的研究具有极其重要的意义。

其关键的问题就是要解决机器人在复杂环境下系统的正常运行和控制，因此轮式机器人的驱动系统显得尤为重要。

本文设计了一款智能轮式机器人的驱动系统，此系统的核心是STC89C52单片机，通过系统产生的宽带调制信号，加上L298N驱动芯片控制直流电机的运行参数，可实现机器人的基本动作：前进、后退、左右转向、速度控制以及避障循迹功能。

此次系统研究为机器人驱动系统的发展与创新积累了经验，对机器人控制系统的研究发展具有理论与实践价值。

关键词：驱动； PMW；单片机；速度控制；方向控制。

《新型轮腿式机器人的设计与仿真》篇一一、引言随着科技的飞速发展，机器人技术已经广泛应用于各个领域。

其中，移动机器人是机器人技术的重要组成部分。

为了提高机器人的适应性和灵活性，本文提出了一种新型轮腿式机器人设计。

该设计旨在结合轮式和腿式移动方式的优点，使机器人能够在各种复杂环境中灵活移动。

本文将详细介绍该新型轮腿式机器人的设计思路、设计方法以及仿真结果。

二、新型轮腿式机器人的设计思路1. 设计需求分析在设计新型轮腿式机器人时，我们首先分析了机器人的应用场景和功能需求。

考虑到机器人需要在复杂环境中灵活移动，我们确定了以下设计需求：高灵活性、高适应性、高负载能力以及低能耗。

2. 结合轮式与腿式移动方式的优点为了满足上述设计需求，我们提出了将轮式和腿式移动方式相结合的设计思路。

轮式移动方式具有速度快、能耗低的优点，而腿式移动方式则具有高适应性和高负载能力的特点。

因此，我们将轮式和腿式移动方式的优势相结合，设计出一种新型轮腿式机器人。

三、新型轮腿式机器人的设计方法1. 机械结构设计机械结构设计是新型轮腿式机器人设计的关键步骤。

我们采用了模块化设计思想，将机器人分为轮式模块和腿式模块。

轮式模块采用传统轮式结构，以实现快速移动；腿式模块则采用多关节结构，以实现高适应性和高负载能力。

此外，我们还设计了可切换的轮腿转换机构，使机器人能够在轮式和腿式之间灵活切换。

2. 控制系统设计控制系统是新型轮腿式机器人的大脑。

我们采用了先进的传感器技术和控制算法，实现了对机器人的精确控制。

同时，我们还设计了能量管理系统，以实现低能耗运行。

四、仿真实验与分析为了验证新型轮腿式机器人的设计效果，我们进行了仿真实验。

仿真实验结果表明，该机器人在各种复杂环境中均能实现灵活移动，且具有高灵活性、高适应性、高负载能力和低能耗等优点。

具体分析如下：1. 灵活性分析在仿真实验中，我们发现新型轮腿式机器人在面对复杂地形时表现出色。

在崎岖不平的地形中，机器人能够通过切换为腿式模式，实现灵活的移动。

目录目录 (1)摘要 (2)1.移动机器人技术发展概况 (3)1.1机器人研究意义及应用领域 (3)1.1.1机器人的研究意义 (3)1.1.2 机器人的应用领域 (3)1.2移动机器人的发展概况 (4)1.2.1移动机器人的国内发展概况 (4)1.2.2移动机器人的国外发展概况 (4)2.轮式移动机器人的结构设计 (7)2.1移动机器人的系统结构 (7)2.2轮式移动机器人主要结构 (7)3.轮式移动机器人的控制系统 (11)3.1控制系统硬件选型与配置 (11)3.1.1驱动电机的选型 (11)3.1.2伺服电机的选型 (12)3.1.3轮毂电机的选型 (13)3.2轮式移动机器人控制系统框架 (15)4.结论和总结 (17)致谢 (18)参考文献 (19)附录 (21)摘要移动机器人是机器人家族中的一个重要的分支，也是进一步扩展机器人应用领域的重要研究发展方向。

自上世纪九十年代以来，人们广泛开展了对机器人移动功能的研制和开发，为适应各种工作环境的不同要求而开发出各种移动机构。

论文内容包括四个部分：简要介绍了移动机器人研究现状、对所设计移动机器人系统进行了描述、视觉导航轮式移动机器人底层硬件设计和视觉轮式移动移动机器人的底层控制。

论文详细地介绍了移动机器人底层硬件系统元件的选型和原理电路图的设计。

我们选用PIC16F877单片机作为下位机接收上位机传来的命令和产生驱动信号。

步进电机的驱动电路采用两个步进电机驱动器-L298，驱动程序写入PIC16F877单片机，通过程序控制步进电机的转速和转向。

采用Propel 设计了底层控制系统的原理图和PCB版图，采用Proteus进行程序和硬件系统的仿真。

仿真结果表明：步进电机运行稳定、可靠性高，实现了对步进电机的预期控制。

关键词：移动机器人；运动控制；PIC16F877；步进电机1.移动机器人技术发展概况1.1 机器人研究意义及应用领域1.1.1 机器人的研究意义人们对于未知的探索总是充满危险，而且人类的研究活动领域已由陆地扩展到海底和空间，所以机器人的产生解决人类这一大难题。