03.02 单片机应用-自动堆垛式载运机器人

主要功能:

自动堆垛式载运机器人体现了基于工程设计的机械机构、机械传动技术和控制技术的完美结合,基于工程设计理念而开发,结构精巧,符合工程化设计标准,典型机构运用别具匠心,采用工业传感器,工程化布线、接线,融合多项核心技术开发而成。

自动堆垛式载运机器人由机器人行走底盘、回转机构、升降机构、平移机构、手捉机构及单片机控制系统组成。

单片机应用-自动堆垛式载运机器人

机器人与地图

参数规格

底盘尺寸:365mm*280mm*140mm

手爪行程:30mm

升降行程:230mm

平移行程:430mm

回转角度:90度/次

最大抓取物尺寸:直径小于80mm

额定抓取重量:0.5kg

最大载重:6kg

直线运行速度:max 0.5m/s

电池工作电压:24v DC


单片机应用-自动堆垛式载运机器人

机器人


控制系统

机器人控制系统包括8路巡线传感器、传感器信号处理板、主控制板、电机驱动板组成。

单片机应用-自动堆垛式载运机器人

机器人主板


主控制板是机器人的大脑,承担着信息接收、处理、外部设备控制的重要任务,主控制板中处理器选用了STC12C5A60S2芯片为主控芯片,控制板支持两大类输入,既8通道专用巡线传感器输入,和12个接近传感器输入(实际使用了10个);输出也是支持2大类,即可调速行走电机控制输出和不可调速行走电机控制输出。

STC12C5A60S2单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机,是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机,指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速10位A/D转换(250K/S),抗干扰能力强,适合应用在强干扰场合。具体功能和参数可以参考STC12C5A60S2数据手册。


单片机应用-自动堆垛式载运机器人

机器人控制系统框图


主控制板使用的是40个引脚的单片机,共有35个I/O接口。12V电源输入插座连接12V电源,12V电源输出插座连接传感器信号处理板的12V电源插座(注意板子上的电源正极标志,不要插反),巡线传感器输入接口用于连接传感器信号处理板,启动按钮输入插座连接面板上启动按钮,左右车轮电机接口连接驱动板上的电机信号控制插座,程序下载接口用于程序的在线下载,8通道传感器输入接口可以用于连接8个NPN型传感器,非调速电机输出接口用于上部机构各种电机的控制。


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机器人电路板

巡线传感器

机器人底部安装了8路巡线传感器,可以探测到地面白条及白条的十字交叉点。传感器光源发射部分采用8个高亮LED发射管,8个光敏电阻接收地面反射回来的光线,输出插座连接传感器信号处理板的巡线传感器输入接口。

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机器人输入信号处理电路

8路巡线传感器将采集到的地面白条信息送入本电路板,对采集的信息先进行放大处理,放大后的信号跟标准电压比较,保留白条反射的有效信号,过滤掉地面背景反射信号,有效信号在通过稳压、方向、放大处理后送入单片机控制板,同时用发光二极管的亮暗指示当前某路传感器是否在地面白条上。

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信号处理框图

电机驱动

电机驱动板接受主控制板发来的电机PWM脉宽调制信号和方向信号,驱动机器人平台上的2个24V直流减速电机。利用PWM信号占空比的不同,来控制电机的不同转速;利用方向信号,控制直流电机的正反转,从而实现机器人平台的前进、后退和转弯。控制信号插座连接主控制板,24V电源插座接24V电源(注意板子上的电源正极标志,不要插反),左右电机输出插座接左右电机。

单片机应用-自动堆垛式载运机器人

机器人电机驱动

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机器人驱动输出电路

单片机应用-自动堆垛式载运机器人

机器人


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机器人升降臂


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