家装喷涂机器人控制系统设计(附件)【字数：21223】
随着时代的发展，机器人逐渐成为人们生活中一个重要组成部分。家用机器人更是由于其便利性深得人们的喜爱。然而家庭装修这一领域始终得不到普遍的关注。本课题主要是对家装喷涂机器人的控制系统进行设计。要求家装喷涂机器人能够自主化行进、检测障碍避障、喷涂等功能。本文主要对家装喷涂机器人的设计方案进行介绍，对控制系统硬件和软件进行了设计，以及利用Altuim Designer进行原理图和PCB图的绘制。其中方案部分，介绍了家装喷涂机器人的总体设计，确定了家装喷涂机器人所要实现的功能，以及所需要的部件。控制系统的硬件设计，包括各种元器件的选型以及控制系统总体电路原理图的设计。控制系统的软件部分主要是对控制系统功能进行程序设计，利用流程图的形式表达出来，包括总体程序流程图、行进功能程序流程图、避障检测程序流程图、喷涂程序流程图四个部分。此外本文还介绍了PCB图的绘制过程，包括元器件的布局和布线，板子的大小等等。关键字喷涂机器人；电路图；PCB图；
目录
第一章 绪论 1
1.1选题的背景 1
1.2选题的目的与意义 3
1.3国内外研究现状 4
1.4 家装喷涂机器人的关键技术 6
1.4.1传感技术 6
1.4.2液压技术 6
1.4.3动力控制技术 6
1.5本课题主要研究内容 7
第二章 家装喷涂机器人的总体方案设计 8
2.1家装喷涂机器人总体方案概述 8
2.2模块设计方案 9
2.2.1喷涂机构 9
2.2.2控制系统 9
2.2.3电机驱动模块 9
2.2.4传感器系统 10
2.2.5电源模块 11
2.2.7报警模块 12
2.3 本章小结 12
第三章 控制系统硬件设计 13
3.1单片机介绍 13
3.1.1单片机引脚简述 13
3.1.2稳压电路 15
3.1.3振荡电路 16
3.1.4复位电路 17
3.1.5电压检测电路 17
3.2传感器 18
3.2.1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
红外传感器 18
3.2.2光电编码器 20
3.2.3限位开关 23
3.3电机驱动 24
3.3.1驱动器选择 24
3.3.2驱动器引脚 25
3.4报警模块 26
3.5端口连接 26
3.6本章小结 27
第四章 控制系统软件设计 28
4.1喷涂机机器人总体程序设计 28
4.2测距避障系统程序设计 29
4.3行进系统程序设计 31
4.3.1 前进系统程序设计 31
4.3.2左转系统程序设计 32
4.3.3右转系统程序设计 33
4.4喷涂系统程序设计 34
4.4本章小结 36
第五章 PCB图设计 37
5.1 PCB图设计 37
5.1.1 PCB图设计介绍 37
5.1.2 PCB图布局 37
5.1.3 PCB图布线 38
5.1.4 模块介绍 40
5.2 本章小结 42
第六章 样机与调试 43
6.1样机制作 43
6.1.1 主材料的选用 43
6.1.2 升降机构制作 43
6.1.3 喷涂机构 45
6.1.4 电路搭建 45
6.2样机调试 47
第七章 总结与展望 49
7.1课题总结 49
7.2课题展望 49
致谢 51
参考文献 52
第一章 绪论
1.1选题的背景
当前世界经济飞速发展，各行各业从人力化、机械化再到智能化、信息化，解放双手创造财富，应运而生的便是各类机器人的发明以及普及。什么是机器人？如图11，顾名思义，就是不带有生命，拥有机械化部件并且具有一定智能化能代替或者协助人类从事生产活动的工具。他可以通过通信模块接受人类的即时通信，按照人类的指令进行工作。也可以按照事先编写好的程序通过自身主控系统来运行程序，从而驱动各部件运行来从事重复循环的工作。
/
图11 机器人
机器人的主要任务或者说存在的主要作用就是协助人类甚至取代人类进行所从事的工作，在很大层面上，机器人的出现提高的人类生产效率，同时也降低了人们的劳动强度和工作风险，提高了高风险工作人员的安全系数。也正是由于机器人对于人类社会的所带来巨大的收益和便利，机器人在当今社会得到了广泛应用。生产制造业、农业、建筑业、医学等等，无不充斥着机器人的身影。针对各行各业对机器人不同需求，机器人得到了各行各业的发展所展示的性能和外形也大不相同。从专用大行程搬运和码垛机器人到家用扫地机器人，机器人也已经成为人类生活不可分割的一部分。从应用对象的不同，可以将机器人分为工业机器人和特种机器人。工业机器人就是应用于工业生产，根据厂家要求按照一定程序进行固定重复工作的机器人。特种机器人则是除了工业机器人之外服务人类的其他先进机器人。
工业机器人，是机器人最为常见的一种，如图12。从上世纪六十年代，工业机器人就已经进入工业生产中。工业机器人主要由传感装置，伺服驱动，操作面板以及中央处理器组成[1]，具有多自由度能够三维空间内自由动作，依靠自身动力和控制来进行实现生产要求。最为常见的工业机器人就是多关节机械手或者多自由度机器人，其应用范围也十分广泛，包括自动码垛机器人、自动搬运机器人、自动焊接机器人、自动喷涂机器人和自动装配机器人。
/
图12工业机器人
工业机器人的投入使用和普及也是代表着一个国家生产力水平的高低。随着时代的不断发展，技术的革新，对各工业机器人的要求也越来越来高。如今工业机器人正朝着操作简单化、功能智能化的方向不断前进发展。我国工业机器人的发展要追溯到上世纪七十年代，我国对于工业机器人的研究起步于“七五”，经过近四十年的研究发展，已形成了较为成熟的机器人市场。虽然我国的工业基础薄弱，工业化水平不高，在机器人研究和生产水平上距离工业强国之路还很久远，与发达国际相比还有很大差距，但潜力巨大，具有很好的发展前景。随着我国经济的不断发展，对于产品质量的要求也越来越高，日渐激烈的竞争下，人工制造逐渐走向衰弱。我国作为是世界生产制造大国，对于先进工业机器人的需求正在逐渐加大。人力劳动的高危险、高工资、低收益的缺点日益显现。机器人的引进将解放工人双手，将传统操作工人变为机器操作工人。
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第一章 绪论 1
1.1选题的背景 1
1.2选题的目的与意义 3
1.3国内外研究现状 4
1.4 家装喷涂机器人的关键技术 6
1.4.1传感技术 6
1.4.2液压技术 6
1.4.3动力控制技术 6
1.5本课题主要研究内容 7
第二章 家装喷涂机器人的总体方案设计 8
2.1家装喷涂机器人总体方案概述 8
2.2模块设计方案 9
2.2.1喷涂机构 9
2.2.2控制系统 9
2.2.3电机驱动模块 9
2.2.4传感器系统 10
2.2.5电源模块 11
2.2.7报警模块 12
2.3 本章小结 12
第三章 控制系统硬件设计 13
3.1单片机介绍 13
3.1.1单片机引脚简述 13
3.1.2稳压电路 15
3.1.3振荡电路 16
3.1.4复位电路 17
3.1.5电压检测电路 17
3.2传感器 18
3.2.1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
红外传感器 18
3.2.2光电编码器 20
3.2.3限位开关 23
3.3电机驱动 24
3.3.1驱动器选择 24
3.3.2驱动器引脚 25
3.4报警模块 26
3.5端口连接 26
3.6本章小结 27
第四章 控制系统软件设计 28
4.1喷涂机机器人总体程序设计 28
4.2测距避障系统程序设计 29
4.3行进系统程序设计 31
4.3.1 前进系统程序设计 31
4.3.2左转系统程序设计 32
4.3.3右转系统程序设计 33
4.4喷涂系统程序设计 34
4.4本章小结 36
第五章 PCB图设计 37
5.1 PCB图设计 37
5.1.1 PCB图设计介绍 37
5.1.2 PCB图布局 37
5.1.3 PCB图布线 38
5.1.4 模块介绍 40
5.2 本章小结 42
第六章 样机与调试 43
6.1样机制作 43
6.1.1 主材料的选用 43
6.1.2 升降机构制作 43
6.1.3 喷涂机构 45
6.1.4 电路搭建 45
6.2样机调试 47
第七章 总结与展望 49
7.1课题总结 49
7.2课题展望 49
致谢 51
参考文献 52
第一章 绪论
1.1选题的背景
当前世界经济飞速发展，各行各业从人力化、机械化再到智能化、信息化，解放双手创造财富，应运而生的便是各类机器人的发明以及普及。什么是机器人？如图11，顾名思义，就是不带有生命，拥有机械化部件并且具有一定智能化能代替或者协助人类从事生产活动的工具。他可以通过通信模块接受人类的即时通信，按照人类的指令进行工作。也可以按照事先编写好的程序通过自身主控系统来运行程序，从而驱动各部件运行来从事重复循环的工作。
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图11 机器人
机器人的主要任务或者说存在的主要作用就是协助人类甚至取代人类进行所从事的工作，在很大层面上，机器人的出现提高的人类生产效率，同时也降低了人们的劳动强度和工作风险，提高了高风险工作人员的安全系数。也正是由于机器人对于人类社会的所带来巨大的收益和便利，机器人在当今社会得到了广泛应用。生产制造业、农业、建筑业、医学等等，无不充斥着机器人的身影。针对各行各业对机器人不同需求，机器人得到了各行各业的发展所展示的性能和外形也大不相同。从专用大行程搬运和码垛机器人到家用扫地机器人，机器人也已经成为人类生活不可分割的一部分。从应用对象的不同，可以将机器人分为工业机器人和特种机器人。工业机器人就是应用于工业生产，根据厂家要求按照一定程序进行固定重复工作的机器人。特种机器人则是除了工业机器人之外服务人类的其他先进机器人。
工业机器人，是机器人最为常见的一种，如图12。从上世纪六十年代，工业机器人就已经进入工业生产中。工业机器人主要由传感装置，伺服驱动，操作面板以及中央处理器组成[1]，具有多自由度能够三维空间内自由动作，依靠自身动力和控制来进行实现生产要求。最为常见的工业机器人就是多关节机械手或者多自由度机器人，其应用范围也十分广泛，包括自动码垛机器人、自动搬运机器人、自动焊接机器人、自动喷涂机器人和自动装配机器人。
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图12工业机器人
工业机器人的投入使用和普及也是代表着一个国家生产力水平的高低。随着时代的不断发展，技术的革新，对各工业机器人的要求也越来越来高。如今工业机器人正朝着操作简单化、功能智能化的方向不断前进发展。我国工业机器人的发展要追溯到上世纪七十年代，我国对于工业机器人的研究起步于“七五”，经过近四十年的研究发展，已形成了较为成熟的机器人市场。虽然我国的工业基础薄弱，工业化水平不高，在机器人研究和生产水平上距离工业强国之路还很久远，与发达国际相比还有很大差距，但潜力巨大，具有很好的发展前景。随着我国经济的不断发展，对于产品质量的要求也越来越高，日渐激烈的竞争下，人工制造逐渐走向衰弱。我国作为是世界生产制造大国，对于先进工业机器人的需求正在逐渐加大。人力劳动的高危险、高工资、低收益的缺点日益显现。机器人的引进将解放工人双手，将传统操作工人变为机器操作工人。
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