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作品展示

原创作品:HITminirobot

系统分类: 机器人创想秀 - 技术流

作品版权:HITminirobot 版权所有,禁止匿名转载;禁止个人使用。

HITminirobot

2015-6-9 21:26:09

决赛得分

总分(26.59)点赞数(220)评委打分(0)

初赛得分

总分(51.3)点赞数(388)评委打分(30.66)

评委[创想秀_评委1]:与市场上的已有产品相比较,新颖性不突出。

作品亮点:

计算机技术、智能控制技术、机器人技术的综合应用。机器人本身携带高清摄像机、红外热像仪、噪音传感器、温湿度传感器等设备对工厂设备进行检测。

作品说明:

    加工厂、变电站、机械研究所等工业场所的设备和线路长期暴露在自然环境中,不仅要承受正常机械载荷和电力负荷的内部压力,还要经受污秽、雷击、强风、滑坡、沉陷及鸟害等外界侵害。上述因素将会促使设备及线路上各元件的老化,如不及时发现和消除,就可能造成各种故障,对系统的安全和稳定构成严重威胁。因此,工厂的巡检工作是有效保证输配电线路及其设备安全的一项基础工作。传统的变电站巡检工作主要是通过人工方式进行,人工携带有限的设备,结合感官和经验对变电站设备的工作状态进行定性判断。人工方式存在多方面的问题:工作量大,工作环境恶劣, 特别是在雨雪天,依赖工作人员的经验和责任心等主观因素。
    随着计算机技术、智能控制技术、机器人技术的发展,工厂巡检机器人已经具备条件代替人工进行变电站巡检作业。机器人可携带高清摄像机、红外热像仪、噪音传感器、温湿度传感器等设备对变电站设备进行检测。机器人具有部署灵活、全天候工作等特点,可逐渐取代人工进行全天候巡检作业,及时发现设备存在的缺陷,预防事故发生,及时排除设备安全隐患,逐步实现工厂的自动化、无人值守。
图片1.jpg
    该套巡检机器人系统包含:机器人本体、机器人控制系统等部分,技术方案如下:
    采用两主动轮+两从动轮的驱动结构;具有较强运动灵活性,负载能力高;采用无刷伺服系统,无刷伺服电机+伺服驱动器,电机电压36V、功率不低于400瓦,带130减速比的减速器。伺服电机具有霍尔传感器、1024线增量式编码器.
    采用铝合金和不锈钢作为机器人主体材料,重量轻,有助于降低机器人自身功耗,同时防止机器人在潮湿天气下生锈;具有前后防撞缓冲结构、具有悬挂减震装置、完全密封的机器人控制舱。使得机器人整体防护等级达到IP65级别,保证机器人可在雨雪天下正常工作;机器人控制系统采用多层结构,分为驱动及控制层、实时控制层、逻辑控制层;内部控制元件采用模块化设计便于日常维护、故障维修和更换。每个部件采用金属壳体密封,具有完善的电磁屏蔽措施;可以使用无线通信进行远程控制,远程控制室可以获取机器人所有数据、图像、语音信息,可以接管机器人控制实现手动操作;多台机器人之间具备互相通讯功能。
机器人可携带多种传感器和执行器,可以推广到其他类似工作场景工作。
    当前各院校实验室、研究所都采用人工巡检,既费时又费力,同时,又与人员的责任心有关,采用巡检机器人可以完全代替人工,实现自主巡检,安全巡检,全天巡检。



底盘电路系统包括电源管理模块、单片机模块、传感器模块、电机驱动模块。
工作原理:
    利用红外采集模块中的红外发射接收对管检测路面上的轨迹,将轨迹信息送到单片机,单片机采用模糊推理求出转向的角度和行走速度,然后去控制行走部分,最终完成智能小车可以按照路面上的轨迹运行。
硬件设计
1、最小系统:
小车采用STC89C52单片机作为控制芯片,图1是其最小系统电路。主要包括:时钟电路、电源电路、复位电路。其中各个部分的功能如下:
1)时钟电路:给单片机提供一个外接的12MHz的石英晶振。
2)电源电路:给单片机提供5V电源。
3)复位电路:在电压达到正常值时给单片机一个复位信号。
                                                      1.png
1   单片机最小系统原理图
2、电源电路设计:

模型车通过自身系统,采集赛道信息,获取自身速度信息,加以处理,由芯片给出指令控制其前进转向等动作,各部分都需要由电路支持,电源管理尤为重要。在本设计中,51单片机使用5V电源,电机及舵机使用6V电源。考虑到电源为充电电池组,额定电压为7.2V,实际充满电后电压则为6.5-6.8V,所以单片机及传感器模块采用7805稳压后的5V电源供电,舵机及电机直接由电池供电。
2.png
3、传感器电路:

光电寻线方案一般由多对TCRT5000红外收发管组成,通过检测接收到的反射光强,判断黑白线。原理图由红外对管和电压比较器两部分组成,红外对管输出的模拟电压通过电压比较器转换成数字电平输出到单片机。
3.png
2  检测原理图
4、电机驱动电路:

  电机驱动芯片L9110,内部包含4通道逻辑驱动电路。是一种二相和四相电机的专用驱动器,即内含二个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器,接收标准TTL逻辑电平信号,可驱动46V、2A以下的电机。其引脚排列如图1中U4所示,1脚和15脚可单独引出连接电流采样电阻器,形成电流传感信号。L9110可驱动2个电机,OUT1、OUT2和OUT3、OUT4之间分别接2个电动机。5、7、10、12脚接输入控制电平,控制电机的正反转,ENA,ENB接控制使能端,控制电机的停转。也利用单片机产生PWM信号接到ENA,ENB端子,对电机的转速进行调节。
4.png

1 SHARP GP2D12实物图
L9110电路原理图:
5.jpg
由于一片L298N可以直接驱动两个电机,但是为了加大驱动力,我们采用两路并联的方式来驱动电机。 6.png
图3 一代半成品图

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HITminirobot发表于 2015-6-12 00:28:41 | 显示全部楼层
改的按时 发表于 2015-6-10 15:48
你们是哈工大的吗?是什么团队啊?

你好,我们都是哈尔滨工业大学的学生,我们计算机学院、机电学院、电气学院、电信学院的学生,我们是一群为了机器人而走到一起的好伙伴
HITminirobot发表于 2015-6-12 00:25:07 | 显示全部楼层
chuanchuan 发表于 2015-6-10 00:13
我认为履带式的好一点?你们认为呢?

您的提议很好,不过我是这样认为的,轮式是我们最常用的方式,尽管履带式有着一些好处,是合适的履带轮和履带是必须考虑的事情,我们现在主要做的还是控制、算法、检测等方面。所以对于结构这方面的不是第一位
谢谢您的建议,我们后续改进过程会考虑的
HITminirobot发表于 2015-6-9 21:28:25 | 显示全部楼层
智能巡检机器人,欢迎交流啊
jianying发表于 2015-6-10 00:08:16 | 显示全部楼层
请问你们这个已经可以实际已应用了吗?
manjun发表于 2015-6-10 00:11:05 | 显示全部楼层
你们是大学生吗?感觉这个难度挺大的
chuanchuan发表于 2015-6-10 00:13:06 | 显示全部楼层
我认为履带式的好一点?你们认为呢?
zhoulifeng发表于 2015-6-10 00:22:09 | 显示全部楼层
同学的项目支持一下
sdqdfa发表于 2015-6-10 15:14:39 | 显示全部楼层
好高端,有实物吗?
asdfgf发表于 2015-6-10 15:17:14 | 显示全部楼层
你这个怎么识别周围是否有物体呢?
跟着人走发表于 2015-6-10 15:46:14 | 显示全部楼层
你们这个如果在很高的地方可以检测到吗?
改的按时发表于 2015-6-10 15:48:29 | 显示全部楼层
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