智能割草机器人设计样本.doc

摘要本文首先对中国外市场上现存智能割草机器人进行了介绍和比较,指出了现在智能割草机器人研制过程中需要注意关键技术,并结合以往成功经验和现在实际需求,选择了结构易于实现三轮车体结构。依据智能割草机器人控制系统要求,确定了以AT89C51单片机为关键智能割草机器人控制方案,将智能割草机器人控制系统划分成了电机驱动单元、电机控制单元和传感单元等多个部分,最终确定了智能割草机器人技术指标。针对上述要求,进行了智能割草机器人机械本体设计。首先,依据相关计算确定了所需驱动电机参数,并以此为基础进行了电机选型。然后依据选择电机情况为智能割草机器人设计了驱动系统减速机构。最终,结合智能割草机器人任务特点,为其设计了特制割草机构。控制系统是实现自动割草机器入自主实施割草任务关键部分,依据具体任务要求结合低成本思想,确定了为电机控制和传感系统分别设置独立处理芯片策略,控制系统首先对各个传感器件发送环境信号进行预处理,再为智能割草机器人运动控制反馈适宜环境信息。然后电机控制单元结合发送信号对智能割草机器人进行对应运动调整。关键词:智能割草机器人;移动机器人机械本体设计;电机控制;传感系统;,各国城市建设逐步深化,城区绿化程度也随之提升,大量公园草坪、足球场草坪、GOLF球场草坪等公共绿地均需要进行维护。在多种草坪维护作业中,以草皮修剪工作最为繁重,不仅枯燥,而且反复性强,通常需要消耗大量人力和物力。为了降低草坪维护作业劳动强度和成本,多年来中国提出用现代电子技术和智能控制技术改造和提升草坪机械产业战略,期望在很快未来用智能智能割草机器人替换传统割草机。,从系统科学角度来讲,它是集环境感知、路径动态计划和决议、行为控制和实施等多个功效于一体综合机器人系统。,该图概述了一个标准全智能割草机器人系统,它通常由感知系统、控制系统、移动机构和割草机构等四个部分组成。感知系统实时监测外界环境变量、移动机构及割草机构运行参数,并将结果输送到控制系统;控制系统将取得数据和本身数据库做比较,并参考路径计划对移动机构和割草机构发出修正指令,以取得稳定运行情况。和传统草坪修剪机械相比,智能割草机器人含有环境保护、人力消耗低和高安全性等特点。,国外很多企业做了大量工作,己有部分产品上市如FrinediyMachines企业设计Rboomower,是现在最成功智能割草机器人产品之一,采取三轮小车机构,两个后轮独立驱动,前轮为万向轮,能以一定策略为基础反复迁回运行于事先设定好范围内,当碰到障碍物后能经过超声波传感器检测然后简单绕行,但它不能确保除障碍物外区域,缺乏全局地图概念,对是否已完成整块草坪割草任务也没有概念。除此以外还有其它类似产品,各具特色,如意大利uzeehetti企业osear其豪华版A811brigio甚至还配置了雨水传感器,当下雨时候能自动躲避;瑞典Eleetr —ofux企业Auotmower,除动力采取电池外,还可利用太阳能供电;比利时Berlbooties企业BigMow,含有优良路径算法,刀片覆盖面积大,覆盖率较高。国外科研机构对割草机器人展开研究关键偏向割草机器人智能控制技术,导航技术和路径计划等方向,而针对割草机器人系统设计相对较少。美国专利US4919224采取了蓄电池供电,能在预定时间开启,含有避障防盗及自动充电等功效,采取三根导线来进行导航。当碰到下雨湿地及电源不足等以外情况时,返回车库,该专利采取超声波来探测障碍,用震荡探测器及密码来预防非法用户操作机器;美国专利US5204814采取了优化导航技术,综合利用存放路径及环境信息,无磁无电流金属导线和埋在地下金属导线三种方法来指导割草机器人移动,该专利还选择了内燃机做动力,配合发电机及电池组使用,采取分布式控制方法。中国对于割草机器人研究起步时间较晚,参与该领域研究单位也比较少,但仍取得了一定结果。南京理工大学机械学院设计了MORO型移动割草机器人,、。南京理工大学对割草机器人总体设计、路径计划、避障、定位系统、控制系统等从理论上进行了较全方面讨论并提出了一个廉价实用总体方案,还依据机器人动力学方程推导出驱动力矩计算公式,为电机选择、控制系统硬件电路关键元器件参数选择提供了计算依据,为深入深入研究割草机器人打下了基础。MORO型移动割草机器人关键导航设备为驱动轮编码器和磁航向传感器,能自动生成无信标边界实现全区域覆盖行走。该机器人体积约为80X51X40cm³,重约50kg,刀片转