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图1.3 分拣搬运机器人 图1.4 机器人武术擂台比赛
1.2.3 竞赛综述
刘晋峰[11]通过一年时间完成彩星工艺盒、循迹小车、跳舞小车、变速小车、搬运机器人、掌上FLASH等8个制作，实现了单片机系统的设计与制作。在自动控制的小车设计与应用中，宫纪波[12]介绍了红外反射循迹的原理和传感器分布方案，使小车能顺利完成各项功能。以AT90S8535型AVR单片机设计制作的智能循迹小车为例，张拓[13]详细阐述了循迹小车的精确驱动控制系统的设计与开发方法。相比一般的循迹小车，采用AT90S8535型AVR单片机设计实现的智能循迹小车具有转弯灵活、速度控制精确等特点，小车操控者能够更准确、更方便地控制循迹小车的运动。在一次机器人比赛中，王文凭[14]等人设计了一种基于AT mega16 单片机的智能搬运机器人；采用涡流传感器检测金属线进行路径识别, 通过单片机控制舵机使机器人能够按照预定的路线行驶,自主判断货物方位, 并将货物运送到指定位置；主要阐述了系统中机械结构设计、路径识别、舵机驱动等重要环节的实现方法,并通过ISP下载模块实现系统与电脑的信息交互；通过模型测试表明,该系统能够满足自动搬运货物的设计目的。苏州大学的黄宗杰[15]，结合第三届机器人竞赛,介绍了一款分拣搬运机器人的设计和具体实现。以SST89E564RD单片机为控制器,辅以传感器模块、步进电机驱动模块和机械手模块,能够按照预先规划好的路线行走,并在行走的过程中完成对色块的夹取、放置的动作。
1.3 研究目的
通过参加机器人比赛，对分拣搬运机器人的研究，可以大体对机器人的机械结构、自动控制有一定程度的认识和了解。大学生投身于机器人比赛，面对创新设计和制作实践，需要兴趣、知识、技能以及毅力、团结。“实践出真知”。参与机器人的制作与实践，开拓自己的创造力，激发潜在的想象力，锻炼实际动手能力，让思文沸腾起来，让智慧行动起来[16]！能充分发挥自己的主观能动性，提高自身的学习能力与独立分析问题解决问题的能力，这些对以后的生活学习都有巨大的作用。
1.4 课题任务
结合机器人竞赛，学习并实践有关机器人制作方面的知识。从开发制造一个小型的分拣搬运机器人出发，在机器人机械硬件基础上，合理布置传感器阵列，设计与分析分拣搬运机器人，通过C语言编写AVR单片机的程序[17]，实现其行走、转弯和搬运等功能。最后，通过相应的测试加以验证。
具体任务步骤如下：
①根据竞赛的规则，确定机器人的总体方案，并利用solidworks构建机器人的初步三文模型，并由指导老师审批和改进。
②确定机构方案，进一步细化模型，并随之解决局部可能遇到的具体问题，如各零部件尺寸和形状、确定模型材料、某些关键零部件必要的强度或力的校核以及模型总大小。
③利用AutoCAD或CAXA画出需要单独加工的零件的二文图，并送至相关工厂进行加工。
④设备选型：选用电机、电机驱动器、光电传感器等。
⑤结合机器人机械结构，合理布置传感器布局，并逐个调试每个传感器的性能。
⑥将机械各部分零部件组合连接起来，装配成一个机器人整体。
⑦在机械部分的基础上，画各个功能部分的控制电路图，进行电路的设计和搭建，由于需要生产的数量少，没有加工PCB板，而是利用电焊将几个模块组合起来，检查测试无误后，完成电路设计。
⑧设计开发系统的控制部分，编写程序，并进行软件的编辑和整体的调试。
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