原创《攻击型四足仿生轮式机器人设计》：这篇仿生论文范文为免费优秀学术论文范文,可用于相关写作参考。
摘 要：为使机器人适应各种灾区复杂地形,人员无法直接进入的恶劣环境执行搜索、救援、运送物资或者在反恐救援中执行反恐侦察或对目标进行打击的功能,设计了一种以STM32F103ZET6单片机为主控芯片、电脑上位机无线控制的四足机械结构和轮式结构相结合的机器人.四足仿生行进和轮式行进均可使机器人灵活运动,保持高度的灵活性和多地形适应性.机器人携带高能电磁炮,可对目标实施物理攻击,机器人采用C语言自主开发的电脑上位机无线控制,操作简单,安装方便,信号强度高,穿透能力强.
关键词：四足仿生机器人；电磁炮；无线控制；实时视频；激光瞄准
中图分类号：TP242.2 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）33-0039-03
1 概述
在当今自然界和人类社会中,存在着许多人类无法到达的地方和可能危及进入人員生命的特殊场合,如地震灾区、防灾救援、反恐救援等许多领域,对这些复杂环境不断的探索和研究往往需要有机器人的介入[1].于是足类步行机器人越来越多的出现在人们的眼前,常见的步行机器人以两足式、四足式、六足式.其中,四足步行机器人机构简单且灵活,承载能力强、稳定性好,在抢险救灾、探险、娱乐及军事等许多方面有很好的应用前景,其研制工作一直受到国内外的重视[2].目前市面上四足机器人行进方式较为单一,其功能主要以行进为主,供观赏娱乐玩耍,且大多数不具备远程遥控能力、目标发射能力.为使机器人能够适应多种复杂环境和地形,四足轮式机器人应运而生,足式移动方式和轮式技术的结合,既可通过轮式调节控制移动的效率,也可利用腿结构实现越障、避障等高效运动[2].四足结构有着良好的稳定性和承载能力,但是行动较慢,所以我们将机器人的四足机械结构和传统的轮式结构相结合,设计出一套全新的四足轮式结构,在开阔平坦的路面,采用轮式行进模式,行动迅速,反应敏捷；在坎坷不平的环境下,转换为四足模型行进,轻松跨越障碍,进入目标区域；该结构集四足模式优点和轮式结构优点于一身,具有良好的复杂环境适应性.
2 原理及相关设备
2.1 基本原理
系统概述：控制上位机以C语言自主开发,利用电脑自带串口通信功能,和机器人之间以无线串口通讯模块进行数据指令传输,机器人控制核心接收到指令后,对接收到的指令进行处理识别,进而控制相应的机构执行指令要求的动作,自带录像功能,实时记录机器人所处环境的情况.
2.2 相关设备
2.2.1 控制核心
该系统的控制核心采用STM32103ZET6芯片,其内核是Cortex-M3.大容量Flash 512K.芯片集成定时器,CAN,ADC,SPI,I2C,USB,UART等多种功能（如图2）.
2.2.2 无线信号电路
无线信号传输采用SI4432TR4S芯片,SI4432TR4S采用Silicon公司的Si4432无线收发芯片,体积小巧,功耗低[3],具有-121dBm的超高灵敏度,穿墙性能优越.
Si4432TR4S模块基本特点：
（1）完整的FSK收发器支持FSK、GFSK、OOK模式.（2）工作频率433M/470M/868M/915M免费I 频段.（3）最大发射功率20dBm.（4）接收灵敏度高达-121dBm.（5）传输速率最大256Kbps.（6）工作电压范围：1.8V-3.6V.（7）FSK频偏可编程（15～240KHz）.（8）接收带宽可编程（67～400KHz）.（9）SPI兼容的控制接口,低功耗任务周期模式,自带唤醒定时器.（10）低的接收电流（18.5mA）,最大发射功率时的电流：90mA.（11）空旷通讯距离可达800米以上（波特率9.6Kbps,实测数据）.
主要应用：
工业遥控、遥控遥测、排队系统、小型无线网络、无线抄表、门禁系统、小区传呼、工业数据采集系统、小型无线数据终端、安全防火系统、无线遥控系统、生物信号采集、水文气象监控、机器人控制、无线报警系统等.
2.2.3 四足机械结构和轮式结构相结合
四足结构有着良好的稳定性和承载能力,但是行动较慢,所以我们将机器人的四足机械结构和传统的轮式结构相结合,设计出一套全新的四足轮式结构,在开阔平坦的路面,采用轮式行进模式,行动迅速,反应敏捷；在坎坷不平的环境下,转换为四足模型行进,轻松跨越障碍,进入目标区域；该结构集四足模式优点和轮式结构优点于一身,具有良好的复杂环境适应性.
2.2.4 车轮控制电路
车轮控制电路采用LM298N模块进行控制,L298N是ST公司生产的一种高电压、大电流电机驱动芯片.该芯片采用15脚封装.主要特点是：工作电压高,最高工作电压可达46V；输出电流大,瞬间峰值电流可达3A,持续工作电流为2A；额定功率25W[4].内含两个H桥的高电压大电流全桥式驱动器,可以用来驱动直流电动机和步进电动机、继电器线圈等感性负载；采用标准逻辑电平信号控制；具有两个使能控制端,在不受输入信号影响的情况下允许或禁止器件工作有一个逻辑电源输入端,使内部逻辑电路部分在低电压下工作；可以外接检测电阻,将变化量反馈给控制电路.使用L298N芯片驱动电机,该芯片可以驱动一台两相步进电机或四相步进电机,也可以驱动两台直流电机.
2.2.5 电磁炮充电电路
电磁炮[11]充电电压为直流12V,经逆变电路转换为220V直流电压为电磁炮供能电容充电,两个供能电容的耐压值为450V,容量为1000uF.
2.2.6 电磁炮发射控制电路
单片机接收到发射指令后,控制普通继电器打开,进而级联控制大功率工业级继电器闭合,实现供能电容瞬间放电,炮管内线圈的瞬间大电流产生强磁,将炮弹发射出炮管,威力巨大,噪声极低.为了保护控制核心及其他各结构不受电磁炮发射时所产生的强磁干扰、损坏,我们在其线圈外加装了一层磁屏蔽装置,可保护其他结构和设备正常工作.
仿生论文参考资料：
结论：攻击型四足仿生轮式机器人设计为大学硕士与本科仿生毕业论文开题报告范文和相关优秀学术职称论文参考文献资料下载，关于免费教你怎么写仿生鱼饵方面论文范文。
