《機(jī)器人研究的概況及對(duì)我國(guó)高中機(jī)器人教育的淺見(jiàn)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《機(jī)器人研究的概況及對(duì)我國(guó)高中機(jī)器人教育的淺見(jiàn)（76頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、簡(jiǎn)易機(jī)器人制作簡(jiǎn)易機(jī)器人制作華南師范大學(xué) 鄭永駒2008年8月Email: 手機(jī)：137980037521一、概述n1、機(jī)器人的發(fā)展與應(yīng)用n2、機(jī)器人的定義n3、課標(biāo)有關(guān)本課程的大綱要求n4、廣東版教材的體系結(jié)構(gòu)21、機(jī)器人的發(fā)展與應(yīng)用1954年，美國(guó)人（G.C.Devod）申請(qǐng)了工業(yè)機(jī)器人專利1958年，美國(guó)制造出第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人半個(gè)世紀(jì)來(lái)，機(jī)器人技術(shù)得到高速發(fā)展，目前全世界機(jī)器人的保有量超過(guò)100萬(wàn)臺(tái)，并以每年10萬(wàn)臺(tái)的速度在增長(zhǎng)。機(jī)器人以從單一的工業(yè)應(yīng)用發(fā)展到許多領(lǐng)域：如軍用、探險(xiǎn)、醫(yī)療、服務(wù)等3簡(jiǎn)易機(jī)器人的結(jié)構(gòu)與應(yīng)用n簡(jiǎn)易機(jī)器人結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。一般分為控制與機(jī)械兩大部分。機(jī)械包
2、括機(jī)體結(jié)構(gòu)、動(dòng)力裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等；控制包括單片機(jī)（或嵌入式）系統(tǒng)及其軟件、傳感器及其電路、控制驅(qū)動(dòng)電路等。4簡(jiǎn)易機(jī)器人的基本結(jié)構(gòu)框圖5對(duì)“簡(jiǎn)易”的理解與在現(xiàn)實(shí)生活各個(gè)領(lǐng)域服役的機(jī)器人比較，“簡(jiǎn)易機(jī)器人”有如下不同：“麻雀雖小，五臟俱全”。簡(jiǎn)易機(jī)器人滿足機(jī)器人的幾大基本特征，是專門(mén)為中學(xué)生科技制作度身定制的。比較項(xiàng)目簡(jiǎn)易機(jī)器人在役機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)合教具、玩具各類產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域體系結(jié)構(gòu)單片機(jī)最小系統(tǒng)分層遞階系統(tǒng)、分布式系統(tǒng)控制系統(tǒng)單片機(jī)（8位）嵌入式、驅(qū)動(dòng)芯片、軟件開(kāi)發(fā)資源豐富、單任務(wù)簡(jiǎn)單編程專用控制板或計(jì)算機(jī)（32位）、專用電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元、軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境復(fù)雜和昂貴、多任務(wù)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)拼裝、模
3、型額定負(fù)載下滿足剛度和強(qiáng)度傳感器簡(jiǎn)單、廉價(jià)高質(zhì)量、高水平、高價(jià)格環(huán)境室內(nèi)、結(jié)構(gòu)環(huán)境室外、非結(jié)構(gòu)環(huán)境材料單一（ABS塑料）多種高強(qiáng)度、輕質(zhì)材料重量/尺度小大62、機(jī)器人的定義、機(jī)器人的定義 目前世界上有關(guān)機(jī)器人的定義沒(méi)有統(tǒng)一的答案。日本機(jī)器人是一種具有移動(dòng)性、個(gè)體性、智能性、通用性、半機(jī)械半人性、自動(dòng)性、奴隸性等七個(gè)特征的柔性機(jī)器。法國(guó)機(jī)器人學(xué)是指設(shè)計(jì)能根據(jù)傳感器信息實(shí)現(xiàn)預(yù)先規(guī)劃好的作業(yè)系統(tǒng)，并以此系統(tǒng)的使用方法為研究對(duì)象。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織工業(yè)機(jī)器人是一種具有自動(dòng)控制的操作和移動(dòng)功能，能完成各種作業(yè)的可編程操作機(jī)。中國(guó)機(jī)器人是一種自動(dòng)化的機(jī)器，它具備一些與人或生物相似的智能，如感知能力、規(guī)劃能力、
4、動(dòng)作能力和協(xié)同能力，是一種高度靈活的自動(dòng)化機(jī)器。73、課標(biāo)關(guān)于簡(jiǎn)易機(jī)器人制作的大綱要點(diǎn)n基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的學(xué)習(xí)平臺(tái)，將機(jī)械、電子和單片機(jī)的應(yīng)用有機(jī)組合起來(lái)。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)該知道單片機(jī)和機(jī)械傳動(dòng)的基本知識(shí)，能設(shè)計(jì)與制作由單片機(jī)和傳動(dòng)機(jī)械等組成的簡(jiǎn)易自動(dòng)控制機(jī)器或簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制系統(tǒng)。n課程由“單片機(jī)及其控制程序單片機(jī)及其控制程序”、“單片單片機(jī)與控制電路機(jī)與控制電路”、“單片機(jī)與傳動(dòng)機(jī)械單片機(jī)與傳動(dòng)機(jī)械”三個(gè)主題構(gòu)成。n給學(xué)生提供了運(yùn)用當(dāng)代先進(jìn)技術(shù)和先進(jìn)思想方法進(jìn)行設(shè)計(jì)、制作，以解決實(shí)際問(wèn)題的機(jī)會(huì)。84、廣東版教材體系結(jié)構(gòu)n全書(shū)分為四章，第1、2、3章分別對(duì)應(yīng)于課標(biāo)的三個(gè)主題。第4章介紹應(yīng)
5、用有關(guān)機(jī)器人教具平臺(tái)制作簡(jiǎn)易機(jī)器人的案例作為教學(xué)的參考。9二、教材涉及的知識(shí)與教法n1、簡(jiǎn)易機(jī)器人的控制核心：?jiǎn)纹瑱C(jī)的基本知識(shí)。n2、簡(jiǎn)易機(jī)器人的控制電路。n3、簡(jiǎn)易機(jī)器人的機(jī)械傳動(dòng)。n4、教具介紹。101、單片機(jī)基本知識(shí)內(nèi)容提要n（1）、課標(biāo)的要求n（2）、什么是單片機(jī)n（3）、單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用n（4）、單片機(jī)的內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)n（5）、單片機(jī)的外引腳與最小應(yīng)用系統(tǒng)n（6）、單片機(jī)的軟件n（7）、設(shè)計(jì)與實(shí)踐11（1）課標(biāo)的要求1.1.知道單片機(jī)的特點(diǎn)和應(yīng)用。（知道單片機(jī)的特點(diǎn)和應(yīng)用。（知道單片機(jī)的特點(diǎn)和應(yīng)用。（知道單片機(jī)的特點(diǎn)和應(yīng)用。（第第1 1節(jié)節(jié)）2.2.知道單片機(jī)的基本組成及工作過(guò)程。（
6、知道單片機(jī)的基本組成及工作過(guò)程。（知道單片機(jī)的基本組成及工作過(guò)程。（知道單片機(jī)的基本組成及工作過(guò)程。（第第第第2 2節(jié)節(jié)節(jié)節(jié)）3.3.知道單片機(jī)集成電路引腳的功能（知道單片機(jī)集成電路引腳的功能（知道單片機(jī)集成電路引腳的功能（知道單片機(jī)集成電路引腳的功能（第第第第3 3節(jié)節(jié)節(jié)節(jié)）。）。）。）。4.4.了解一種單片機(jī)的編程語(yǔ)言，掌握一種單片了解一種單片機(jī)的編程語(yǔ)言，掌握一種單片了解一種單片機(jī)的編程語(yǔ)言，掌握一種單片了解一種單片機(jī)的編程語(yǔ)言，掌握一種單片機(jī)常用的編程指令。（機(jī)常用的編程指令。（機(jī)常用的編程指令。（機(jī)常用的編程指令。（第第第第4 4節(jié)節(jié)節(jié)節(jié)）5.5.學(xué)會(huì)用指令編制簡(jiǎn)單的控制程序，并能根
7、據(jù)學(xué)會(huì)用指令編制簡(jiǎn)單的控制程序，并能根據(jù)學(xué)會(huì)用指令編制簡(jiǎn)單的控制程序，并能根據(jù)學(xué)會(huì)用指令編制簡(jiǎn)單的控制程序，并能根據(jù)試驗(yàn)進(jìn)行修正。（試驗(yàn)進(jìn)行修正。（試驗(yàn)進(jìn)行修正。（試驗(yàn)進(jìn)行修正。（設(shè)計(jì)與實(shí)踐設(shè)計(jì)與實(shí)踐設(shè)計(jì)與實(shí)踐設(shè)計(jì)與實(shí)踐）6 6能操作單片機(jī)編程器將編寫(xiě)的程序燒結(jié)固能操作單片機(jī)編程器將編寫(xiě)的程序燒結(jié)固能操作單片機(jī)編程器將編寫(xiě)的程序燒結(jié)固能操作單片機(jī)編程器將編寫(xiě)的程序燒結(jié)固化。（化。（化。（化。（設(shè)計(jì)與實(shí)踐設(shè)計(jì)與實(shí)踐設(shè)計(jì)與實(shí)踐設(shè)計(jì)與實(shí)踐）1212（2）、什么是單片機(jī)：?jiǎn)纹瑱C(jī)全稱單片微型計(jì)算機(jī)(Single-Chip Microcomputer)，也稱微控制器（Micro-Controller）。它
8、是一片大規(guī)模的集成電路芯片。在這個(gè)芯片里集成了計(jì)算機(jī)的基本部件。包括中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器（RAM和ROM）、定時(shí)振蕩器（時(shí)鐘）和輸入輸出接口（I/O接口）等部件。一片芯片就相當(dāng)于一個(gè)微型計(jì)算機(jī)，使用者只要將程序編寫(xiě)固化到芯片內(nèi)，單片機(jī)一上電復(fù)位就能按程序執(zhí)行，完成我們事先預(yù)定的任務(wù)。13（3）單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用n用軟件取代硬件電路，實(shí)現(xiàn)微控技術(shù)。功能強(qiáng)、使用靈活、成本低。n體積小、功耗低，抗干擾能力強(qiáng)。n單片機(jī)的應(yīng)用已滲透到各個(gè)領(lǐng)域，如各種設(shè)備的自動(dòng)控制、智能儀器儀表、醫(yī)療器械、交通信號(hào)控制、汽車電子控制、導(dǎo)彈、導(dǎo)航、智能武器、軍用機(jī)器人等。據(jù)報(bào)道：20世紀(jì)90年代初期，美國(guó)家庭平均擁
9、有64個(gè)單片機(jī)，到2000年該擁有量已增至226個(gè)。由此可見(jiàn)單片機(jī)的廣闊應(yīng)用前景。14（4）單片機(jī)內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)15（5）外引腳及最小應(yīng)用系統(tǒng)n以AT89C2051為例16引腳功能說(shuō)明引腳號(hào)功能引腳號(hào)功能1(RST)復(fù)位輸入復(fù)位輸入 20(VCC)工作電源引腳2(P3.0)I/O口線口線P3.0 19(P1.7)I/O口線口線P1.73(P3.1)I/O口線口線P3.118(P1.6)I/O口線口線P1.64(XTAL2)外接晶振引腳外接晶振引腳217(P1.5)I/O口線口線P1.55(XTAL1)外接晶振引腳外接晶振引腳116(P1.4)I/O口線口線P1.46(P3.2)I/O口線口線P3
10、.215(P1.3)I/O口線口線P1.37(P3.3)I/O口線口線P3.314(P1.2)I/O口線口線P1.28(P3.4)I/O口線口線P3.413(P1.1)I/O口線口線P1.19(P3.5)I/O口線口線P3.512(P1.0)I/O口線口線P1.010(GND)接地引腳11(P3.7)I/O口線口線P3.717最小系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例18（6）單片機(jī)的軟件n機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言、高級(jí)語(yǔ)言n機(jī)器語(yǔ)言是CPU能夠直接識(shí)別并執(zhí)行的最底層的語(yǔ)言，它由一些二進(jìn)制代碼組成。不同系列單片機(jī)其代碼意義不相同。n匯編語(yǔ)言是用一些助記符來(lái)代替機(jī)器語(yǔ)言中的指令代碼，它與機(jī)器指令一一對(duì)應(yīng)同時(shí)又便于人們學(xué)習(xí)和記憶
11、。n高級(jí)語(yǔ)言（如C語(yǔ)言、圖形化語(yǔ)言等）是按一定的語(yǔ)法規(guī)則組成的，它更加符合人們的語(yǔ)言習(xí)慣，程序的可讀性高，編程簡(jiǎn)單快捷并具有可移植性。n51系列單片機(jī)指令系統(tǒng)具有33種功能，7種尋址方式，共有111條基本指令。19亮點(diǎn)流動(dòng)程序分析亮點(diǎn)流動(dòng)程序分析 ORG 0000H START：MOV A，#11111110B;LOOP：MOV P1，A ACALL DELAY ；調(diào)延時(shí)子程序 RL A；A左移一位 SJMP LOOP；轉(zhuǎn)回LOOP處再將A送P1口DELAY:：MOV R7,#80H L1:：MOV R6,#0FFH L2:：NOP NOP NOP NOP DJNZ R6,L2 DJNZ R7
12、,L1 RET END20圖形化語(yǔ)言n基于流程圖的圖形化語(yǔ)言n基于LabView的圖形化語(yǔ)言21（7）設(shè)計(jì)與實(shí)踐n教材在第一章第3節(jié)安排了一個(gè)實(shí)踐活動(dòng)，讓學(xué)生制作一個(gè)單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)并編寫(xiě)程序燒寫(xiě)到單片機(jī)，最后運(yùn)行觀察結(jié)果并反復(fù)修改程序觀察結(jié)果。22232425262、簡(jiǎn)易機(jī)器人的控制電路內(nèi)容提要n（1）課標(biāo)的要求n（2）簡(jiǎn)易機(jī)器人常用傳感器。n（3）傳感器與單片機(jī)的接口電路n（4）繼電器與單片機(jī)的接口n（5）直流電動(dòng)機(jī)的控制27（1）課標(biāo)的要求n1.了解電子控制系統(tǒng)的基本組成了解電子控制系統(tǒng)的基本組成,知道單知道單片機(jī)是一種使用廣泛的控制電路。片機(jī)是一種使用廣泛的控制電路。n2.知道常見(jiàn)的
13、傳感器及其作用。知道常見(jiàn)的傳感器及其作用。n3.了解繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理，并能了解繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理，并能掌握簡(jiǎn)單的使用方法。掌握簡(jiǎn)單的使用方法。n4.能用傳感器、單片機(jī)和繼電器等安裝能用傳感器、單片機(jī)和繼電器等安裝一個(gè)簡(jiǎn)單控制裝置，并進(jìn)行試驗(yàn)。一個(gè)簡(jiǎn)單控制裝置，并進(jìn)行試驗(yàn)。2829（2）簡(jiǎn)易機(jī)器人常用傳感器n人通過(guò)五官感知外部環(huán)境的各種信息并傳遞到大腦，大腦綜合分析判斷各種信息后輸出控制信號(hào)去控制肢體作出相應(yīng)的動(dòng)作和反應(yīng)。簡(jiǎn)易機(jī)器人的電子控制系統(tǒng)也與人類似，它通過(guò)各種傳感器感知外部信息后傳遞到單片機(jī)，單片機(jī)處理后輸出相應(yīng)控制信號(hào)去控制相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)作出反應(yīng)。30五官與傳感器感覺(jué)感覺(jué)器官
14、器官相關(guān)物理量相關(guān)物理量對(duì)應(yīng)傳感器對(duì)應(yīng)傳感器視覺(jué)視覺(jué)眼眼可視光可視光光敏電阻，光電池、光敏晶體管、光敏電阻，光電池、光敏晶體管、CCDCCD等。等。聽(tīng)覺(jué)聽(tīng)覺(jué)耳耳聲波、振動(dòng)聲波、振動(dòng)壓電轉(zhuǎn)換元件、麥克風(fēng)等壓電轉(zhuǎn)換元件、麥克風(fēng)等觸覺(jué)觸覺(jué)手指、手指、皮膚皮膚壓力壓力壓敏元件壓敏元件溫度溫度皮膚皮膚輻射、溫度輻射、溫度熱敏元件熱敏元件嗅覺(jué)嗅覺(jué)鼻鼻氣味氣味氣體傳感器氣體傳感器味覺(jué)味覺(jué)舌舌離子檢測(cè)器離子檢測(cè)器3131簡(jiǎn)易機(jī)器人常用傳感器n接觸開(kāi)關(guān)n紅外光電傳感器n超聲波傳感器n位置位移傳感器n力覺(jué)傳感器n聽(tīng)覺(jué)傳感器n視覺(jué)傳感器32開(kāi)關(guān)n常用有按鍵開(kāi)關(guān)、撥動(dòng)開(kāi)關(guān)和接觸開(kāi)關(guān)（微動(dòng)開(kāi)關(guān)）等。n微動(dòng)開(kāi)關(guān)往往用于碰
15、觸傳感，如防碰撞，限位等。n撥動(dòng)開(kāi)關(guān)往往用于選擇輸入，地址編碼設(shè)定等。n按鍵開(kāi)關(guān)用于復(fù)位，鍵盤(pán)等。33二、光電傳感器n光電傳感器有光敏電阻、光敏二（三）極管、光電池、光電倍增管等，還有CCD、CMOS等圖像傳感器。n 光敏電阻（也稱光導(dǎo)管）是一種價(jià)格低廉，光譜范圍廣，靈敏度高(暗電阻1100M、亮電阻1K以下）且使用方便的光敏器件。在簡(jiǎn)易機(jī)器人中常用于亮度變化檢測(cè)器件，由于阻值與光強(qiáng)是非線性的，一般不作為光強(qiáng)檢測(cè)器件。n光電池也稱太陽(yáng)能電池，它直接將光能轉(zhuǎn)變成電能，也是一個(gè)光敏器件。它的短路電流與光照度在一定范圍內(nèi)成線性，常用于測(cè)量照度（光強(qiáng)）。342.1 紅外光電傳感器n由一只紅外發(fā)射管和一
16、只紅外光電二極管組成。由于其價(jià)格低、壽命長(zhǎng)、使用方便等特點(diǎn)，此類傳感器目前應(yīng)用廣泛，如非接觸性開(kāi)關(guān)、遙控、安防等。在簡(jiǎn)易機(jī)器人中往往用于巡線檢測(cè)。n紅外發(fā)光管的材料一般為砷化鉀半導(dǎo)體，發(fā)光波長(zhǎng)范圍是0.761.5um(一般是930nm），管壓降為1.01.3V，工作電流2050mA。35光敏二極管特性n紅外光敏二極管在無(wú)光照時(shí)其反向電阻為無(wú)窮大，正向電阻大約為10K；有光照時(shí)，反向電阻隨光照強(qiáng)度增加而減小，阻值可達(dá)幾K或1K以下。n無(wú)反壓時(shí)，正向電壓與光照強(qiáng)度成比例，一般可達(dá)0.20.4V。n應(yīng)用電路：36三、超聲波傳感器n由發(fā)射和接受兩大部分組成，除了電路，主要器件是超聲換能器，其基本原理是
17、基于壓電效應(yīng)。發(fā)射與接受往往使用同一個(gè)探頭。n超聲波測(cè)距是通過(guò)發(fā)射聲波，接受反射回波并計(jì)算回波時(shí)間從而得出與反射物體的距離。R=VT/2n簡(jiǎn)易機(jī)器人往往應(yīng)用超聲波探測(cè)前方障礙物的距離，從而實(shí)現(xiàn)避障功能。37脈沖回波式檢測(cè)示意圖38超聲波測(cè)距的基本特性n測(cè)距精度：17cm/msn測(cè)距范圍：小于10米n超聲波不受被測(cè)物體的透明度、顏色、電導(dǎo)率的影響，但不適合測(cè)量海棉或棉織物等吸音材料。39四、位置傳感器n位置傳感器既可以用來(lái)檢測(cè)位移（角位移和線位移）也可用于檢測(cè)運(yùn)動(dòng)。在機(jī)器人中應(yīng)用較廣，如手、腳的移動(dòng)定位等檢測(cè)。404.1 電位器式位置傳感器n這是一種最簡(jiǎn)單的位置傳感器，有旋轉(zhuǎn)式的也有直線式。它們
18、擁有以下特點(diǎn)：n1、性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度較高。n2、輸出信號(hào)范圍可以選擇。n3、輸入輸出特性可以是線性的也可以是其它函數(shù)關(guān)系。n4、具有斷電保持功能。n5、模擬電壓輸出，需接A/D轉(zhuǎn)換器。n6、屬于接觸式，觸點(diǎn)易磨損，壽命有限。n7、有一定的測(cè)量范圍，需加限位開(kāi)關(guān)。414.2 光電式編碼器n光電式編碼器是一種非接觸的數(shù)字位置位移傳感器。它的基本原理是采用紅外發(fā)射接受管，檢測(cè)編碼盤(pán)的位置或移動(dòng)的方向、速度等。其優(yōu)缺點(diǎn)剛好與電位器式相反，它是數(shù)字信號(hào)輸出，接口方便；非接觸式壽命長(zhǎng)；不需限位可以無(wú)限次旋轉(zhuǎn)等。n有絕對(duì)式和增量式兩種形式。42絕對(duì)式編碼器的碼盤(pán)示意圖434.2.2 增量式編碼器44
19、增量式編碼器的原理增量式光電編碼盤(pán)上只有A、B、C三條碼道，只需要三對(duì)紅外發(fā)射接受管。在A、B碼道上分別刻有等距離的黑白相間標(biāo)識(shí)（或透光縫隙）并相互錯(cuò)開(kāi)半個(gè)縫寬（90度），C道只有一個(gè)黑點(diǎn)，每轉(zhuǎn)一圈出一個(gè)脈沖。應(yīng)用增量式編碼器可以得到運(yùn)動(dòng)的方向（正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)）；運(yùn)動(dòng)的速度；位移等信息。4545五、力覺(jué)傳感器n有關(guān)力和壓力傳感器種類較多：例如n壓電晶體：受到擠壓會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)電壓（如電唱機(jī)）；n力敏電阻：一種聚合物厚膜器件，其阻值隨垂直施加在表面的力的增加而降低。n電阻應(yīng)變片：阻值與形變成正比。46六、聲音傳感器n一般采用話筒（麥克風(fēng)）作為聲音傳感器。有動(dòng)圈式和電容式兩種。在簡(jiǎn)易機(jī)器人中往往作為檢測(cè)聲
20、音的有無(wú)，聲音的大小等簡(jiǎn)單聲控功能。47（3）傳感器與單片機(jī)的接口電路n1、數(shù)字（開(kāi)關(guān)）量傳感器（如接觸開(kāi)關(guān)、光控開(kāi)關(guān)、聲控開(kāi)關(guān)等）可直接或稍加變換后接入單片機(jī)。n2、模擬量傳感器：一般須通過(guò)信號(hào)調(diào)理、A/D變換后輸入單片機(jī)。4849開(kāi)關(guān)量控制整形電路50模擬接口電路51（4）繼電器與單片機(jī)接口52 固態(tài)繼電器n工作原理工作原理：使用可控硅（晶閘管）作為功率開(kāi)關(guān)元件，光電耦合元件作為控制和隔離器件。n工作特點(diǎn)：工作特點(diǎn)：1、無(wú)觸點(diǎn)、壽命長(zhǎng)。2、采用光耦隔離，抗干擾能力強(qiáng)。3、控制簡(jiǎn)單，可控功率大。4、適合交流控制應(yīng)用。53固態(tài)繼電器使用方法54（5）直流電動(dòng)機(jī)的控制n簡(jiǎn)易機(jī)器人一般采用小功率直
21、流電動(dòng)機(jī)，其驅(qū)動(dòng)可用晶體三極管或繼電器。其控制有轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速的控制。n轉(zhuǎn)向采用H橋電路。n轉(zhuǎn)速采用PWM技術(shù)。55轉(zhuǎn)向控制電路56轉(zhuǎn)速控制（PWM)原理57專用集成控制芯片58593、簡(jiǎn)易機(jī)器人的機(jī)械傳動(dòng)n（1）課標(biāo)的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)n（2）齒輪傳動(dòng)n（3）帶傳動(dòng)與鏈傳動(dòng)n（4）平面連桿與凸輪60課標(biāo)的要求（1）知道一般機(jī)械的組成，了解常見(jiàn)的機(jī)械傳動(dòng)的方式。）知道一般機(jī)械的組成，了解常見(jiàn)的機(jī)械傳動(dòng)的方式。例機(jī)械一般由動(dòng)力部分、傳動(dòng)部分、執(zhí)行部分和機(jī)體組成。例常見(jiàn)的機(jī)械傳動(dòng)有帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)和平面連桿傳動(dòng)等。（2）了解常見(jiàn)齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)、形式和應(yīng)用，會(huì)計(jì)算簡(jiǎn)單的齒輪傳動(dòng)比。）了解常見(jiàn)齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)
22、、形式和應(yīng)用，會(huì)計(jì)算簡(jiǎn)單的齒輪傳動(dòng)比。例 常見(jiàn)的齒輪傳動(dòng)有圓柱齒輪傳動(dòng)、圓錐齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)和齒條傳動(dòng)等。例 蝸桿傳動(dòng)具有傳動(dòng)比大、傳動(dòng)平穩(wěn)、能自鎖等特點(diǎn)。（3）能按照裝配圖樣安裝簡(jiǎn)單的齒輪裝置，并進(jìn)行調(diào)試。）能按照裝配圖樣安裝簡(jiǎn)單的齒輪裝置，并進(jìn)行調(diào)試。例裝配電動(dòng)玩具中的齒輪箱。（4）了解常見(jiàn)的連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用，能設(shè)計(jì)和制作簡(jiǎn)單的連桿裝）了解常見(jiàn)的連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用，能設(shè)計(jì)和制作簡(jiǎn)單的連桿裝置。置。例收縮門(mén)、支架式工具箱中的平行連桿機(jī)構(gòu)，縫紉機(jī)腳踏板的曲柄連桿機(jī)構(gòu)。例以竹片和細(xì)竹管等為材料制作的可縮放毛巾架。（5）能設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的電動(dòng)機(jī)械，并進(jìn)行安裝和調(diào)試。）能設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)
23、單的電動(dòng)機(jī)械，并進(jìn)行安裝和調(diào)試。（6）能設(shè)計(jì)和制作一個(gè)由傳感器、單片機(jī)、繼電器、電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)機(jī)械等組）能設(shè)計(jì)和制作一個(gè)由傳感器、單片機(jī)、繼電器、電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)機(jī)械等組成的簡(jiǎn)易機(jī)器人或簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制系統(tǒng)，并能通過(guò)試驗(yàn)完成成的簡(jiǎn)易機(jī)器人或簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制系統(tǒng)，并能通過(guò)試驗(yàn)完成23個(gè)規(guī)定的動(dòng)個(gè)規(guī)定的動(dòng)作。作。61機(jī)械傳動(dòng)n傳動(dòng)是機(jī)械中的重要組成部分，運(yùn)動(dòng)的機(jī)械都離不開(kāi)傳動(dòng)。同樣，機(jī)械傳動(dòng)也是簡(jiǎn)易機(jī)器人中的一項(xiàng)重要技術(shù)。n常用的機(jī)械傳動(dòng)有齒輪傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、平面連桿傳動(dòng)、凸輪連桿傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)等。62一、齒輪傳動(dòng)n齒輪傳動(dòng)特點(diǎn)n優(yōu)點(diǎn)：n1、適用的圓周速度和功率范圍較廣。n2、傳動(dòng)效率高；n
24、3、傳動(dòng)平穩(wěn)；n4、結(jié)構(gòu)緊湊壽命長(zhǎng)工作可靠；n5、可實(shí)現(xiàn)任意兩軸之間的傳動(dòng)。n缺點(diǎn)：n1、制造和安裝精度要求較高，成本較高。n2、不適合較大距離的傳動(dòng)。n3、沒(méi)有過(guò)載保護(hù)作用。63二、齒輪傳動(dòng)的分類n根據(jù)齒輪兩軸的相對(duì)位置分類n1、兩軸平行的有：圓柱齒輪（直齒、斜齒、人字齒）n2、兩軸相交的有：圓錐齒輪（直齒、曲齒）n3、兩軸相錯(cuò)的有：螺旋齒輪n根據(jù)兩齒輪的嚙合方式分類n1、外嚙合齒輪傳動(dòng)n2、內(nèi)嚙合齒輪傳動(dòng)n3、齒輪與齒條傳動(dòng)64齒輪傳動(dòng)比的計(jì)算n傳動(dòng)比即兩運(yùn)動(dòng)齒輪角速度之比。n設(shè)一對(duì)齒輪其主動(dòng)輪的角速度為w1、齒數(shù)為z1；從動(dòng)輪的角速度為w2、齒數(shù)為z2，則傳動(dòng)比為：i12=w1/w2=z
25、2/z1n傳動(dòng)比反映速度之比，也反映轉(zhuǎn)矩之比。傳動(dòng)比大于1，是減速傳動(dòng)，傳動(dòng)力矩增加。反之是加速運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)力矩減少。65蝸桿蝸輪傳動(dòng)n用來(lái)傳遞空間互相垂直而不相交的兩軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。n特點(diǎn)n1、傳動(dòng)比大，傳動(dòng)力矩大。n2、結(jié)構(gòu)緊湊。傳動(dòng)平穩(wěn)。n3、有自鎖性能。66齒輪系n為了實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的機(jī)械傳動(dòng)，往往會(huì)使用多個(gè)或多種齒輪組成一個(gè)系統(tǒng)。n齒輪系分為定軸輪系、周轉(zhuǎn)輪系和復(fù)合輪系三大類。n定軸輪系的傳動(dòng)比是指首輪（一般是主動(dòng)輪）與末輪的角速度之比。其計(jì)算方法是將逐級(jí)的傳動(dòng)比相乘。即：n定軸輪系的傳動(dòng)比所有從動(dòng)輪齒數(shù)的連乘積/所有主動(dòng)輪齒數(shù)的連乘積67定軸輪系圖例68例：定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算
26、如圖已知：z1=10,z2=20,z3=80.z310,z4=40,z410,z5=30。求傳動(dòng)比i15。i15=(z2/z1)(z3/z2)(z4/z3)(z5/z4)=-9669帶傳動(dòng)與鏈傳動(dòng)n帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)都是利用中間撓性件（帶或鏈）把主動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳給從動(dòng)軸的。這兩種傳動(dòng)形式適用于兩軸中心距較大的傳動(dòng)。n帶傳動(dòng)的組成及其分類：n由主動(dòng)輪、從動(dòng)輪和張緊在兩輪上的帶組成。靠傳動(dòng)帶與帶輪之間的摩擦力來(lái)傳遞動(dòng)力。n按傳動(dòng)帶截面形狀分為：平形帶、V形帶和圓形帶。70帶傳動(dòng)的特點(diǎn)n優(yōu)點(diǎn)：n1、適用于兩軸中心距較大的傳動(dòng)。n2、帶具有良好的彈性，可以緩和載荷的沖擊和振動(dòng)，傳動(dòng)平穩(wěn)。n3、過(guò)載時(shí)，
27、帶在輪面上打滑，可防止損壞其它部件。n4、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工維護(hù)方便，成本低。n缺點(diǎn)：n不能保持準(zhǔn)確的傳動(dòng)比，傳動(dòng)效率較低。n帶傳動(dòng)多用于兩軸傳動(dòng)比無(wú)嚴(yán)格要求、中心距較大的機(jī)械中。71鏈傳動(dòng)n與帶傳動(dòng)相比有如下優(yōu)點(diǎn)：n1、能傳遞較大的圓周力，無(wú)彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象，能保持準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比。n2、鏈條張緊力小，作用在軸上的壓力也較小。n3、傳動(dòng)效率較高。n缺點(diǎn)：n1、只能用于兩根平行軸間傳遞運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力。n2、無(wú)過(guò)載保護(hù)作用。n3、工作噪音大，需要潤(rùn)滑。72平面連桿與凸輪機(jī)構(gòu)n連桿機(jī)構(gòu)是一種應(yīng)用十分廣泛的機(jī)構(gòu)。下圖是常見(jiàn)的幾種連桿機(jī)構(gòu)。它們的共同特點(diǎn)是：其原動(dòng)件1的運(yùn)動(dòng)都要經(jīng)過(guò)一個(gè)不直接與機(jī)架相連的中間構(gòu)件2才能傳動(dòng)從動(dòng)件3。中間構(gòu)件2稱為連桿，這些機(jī)構(gòu)統(tǒng)稱為連桿機(jī)構(gòu)。73連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)特點(diǎn)n1、連桿機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)副一般都是低副，可承受較大的載荷。n2、當(dāng)原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律不變，可用改變各構(gòu)件的相對(duì)長(zhǎng)度來(lái)使從動(dòng)件得到不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。n3、可以很方便地達(dá)到增力、擴(kuò)大行程、實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳動(dòng)等功能。n4、不易于實(shí)現(xiàn)精確的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，不適合高速傳動(dòng)的場(chǎng)合。74凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)n結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、設(shè)計(jì)方便。n易于磨損，適用于傳動(dòng)力不大、低速的場(chǎng)合。75內(nèi)容簡(jiǎn)介n1、使用平臺(tái)式簡(jiǎn)易機(jī)器人制作自動(dòng)尋光機(jī)器人案例。n2、用拼裝式簡(jiǎn)易機(jī)器人制作滅火機(jī)器人案例。76
機(jī)器人研究的概況及對(duì)我國(guó)高中機(jī)器人教育的淺見(jiàn)
