彈跳機器人的設(shè)計與研究

1、THEDESIGNANDRESEARCHOHOPPINGROBOTSADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYHuXiangliSupervisedbyProfSONGAiGuoSchoolofInstrumentScienceandEngineeringSoutheastUniversityMarch201

2、0摘要摘要研究具有高越障性能的彈跳式微型機器人已經(jīng)成為了機器人技術(shù)發(fā)展的重要方向之一。彈跳運動的突然性與爆發(fā)性有助于機器人越過障礙物和躲避危險，使其在軍事偵察、星際探索、災難搜救等方面都具有良好的應用前景。然而，國內(nèi)外關(guān)于彈跳機器人的研究尚處于初級階段，因此本課題的研究具有重要的意義。本文通過對國內(nèi)外彈跳機器人的研究與發(fā)展現(xiàn)狀的總結(jié)，研制了一種結(jié)構(gòu)簡單且易于控制的滾動式微型彈跳機器人，該機器人具有滾動運動和彈跳運動兩種運動方式。在分析現(xiàn)

3、有彈跳機構(gòu)實現(xiàn)方案的基礎(chǔ)上，提出了一種實用有效的儲能一驅(qū)動機構(gòu)。該儲能一驅(qū)動機構(gòu)以舵機為驅(qū)動器，帶動不完全齒輪機構(gòu)，通過絞盤和齒輪拉動鋼絲繩作用于彈簧鋼片來實現(xiàn)機器人的儲能彈跳。以C8051F340微控制器為核心，設(shè)計了滾動式微型彈跳機器人系統(tǒng)中的電機驅(qū)動電路、舵機控制電路、串口通訊接口電路、C02濃度檢測電路、圖像數(shù)據(jù)采集電路等硬件電路，同時對系統(tǒng)進行了抗干擾設(shè)計，為整個系統(tǒng)的正常工作提供了硬件上的保障。在硬件設(shè)計的基礎(chǔ)上設(shè)計了上位機

4、的串口通信和下位機的控制軟件系統(tǒng)。上位機與下位機之間的無線通訊由無線通信模塊JN5121來實現(xiàn)。在利用該模塊開發(fā)Zigbee網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，介紹了Zigbee協(xié)議棧的相關(guān)知識，并設(shè)計了Zigbee協(xié)調(diào)節(jié)點和路由節(jié)點的應用程序，主要包括多節(jié)點間協(xié)調(diào)工作Mesh網(wǎng)絡(luò)的建立以及數(shù)據(jù)的收發(fā)。最后，對本系統(tǒng)中彈跳機器人的跳躍性能進行了測試，并分析了影響其跳躍高度的多種因素，如彈簧鋼片的尺寸、舵機的輸出力矩等。實驗結(jié)果表明，該滾動式微型彈跳機器人系統(tǒng)