簡(jiǎn)易機(jī)器人制作教程

簡(jiǎn)易(jiǎnyì)機(jī)器人制作華南(Huánán)師范大學(xué)鄭永駒2008年8月Email:zhengyj@手機(jī)：137980037521共七十七頁一、概述(ɡàishù)1、機(jī)器人的發(fā)展與應(yīng)用2、機(jī)器人的定義3、課標(biāo)有關(guān)本課程的大綱要求4、廣東(guǎngdōng)版教材的體系結(jié)構(gòu)2共七十七頁1、機(jī)器人的發(fā)展(fāzhǎn)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(zhuānlì)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，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100萬臺(tái)，并以每年10萬臺(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共七十七頁簡(jiǎn)易(jiǎnyì)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)與應(yīng)用簡(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(ruǎnjiàn)、傳感器及其電路、控制驅(qū)動(dòng)電路等。4共七十七頁簡(jiǎn)易機(jī)器人的基本結(jié)構(gòu)(jiégòu)框圖5共七十七頁對(duì)“簡(jiǎn)易(jiǎnyì)”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(rúxià)不同：“麻雀雖小，五臟俱全”?！逗?jiǎn)易機(jī)器人》滿足機(jī)器人的幾大基本特征，是專門為中學(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6共七十七頁2、機(jī)器人的定義(dìngyì)

目前世界上有關(guān)機(jī)器人的定義沒有統(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(yùxiān)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、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。

7共七十七頁3、課標(biāo)關(guān)于《簡(jiǎn)易(jiǎnyì)機(jī)器人制作》的大綱要點(diǎn)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。通過本課程(kèchéng)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)。課程由“單片機(jī)及其控制程序”、“單片機(jī)與控制電路”、“單片機(jī)與傳動(dòng)機(jī)械”三個(gè)主題構(gòu)成。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)際問題的機(jī)會(huì)。8共七十七頁4、廣東(guǎngdōng)版教材體系結(jié)構(gòu)全書分為四章，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)用有關(guān)機(jī)器人教具(jiàojù)平臺(tái)制作簡(jiǎn)易機(jī)器人的案例作為教學(xué)的參考。9共七十七頁二、教材(jiàocái)涉及的知識(shí)與教法1、簡(jiǎn)易(jiǎnyì)機(jī)器人的控制核心：?jiǎn)纹瑱C(jī)的基本知識(shí)。2、簡(jiǎn)易機(jī)器人的控制電路。3、簡(jiǎn)易機(jī)器人的機(jī)械傳動(dòng)。4、教具介紹。10共七十七頁1、單片機(jī)基本知識(shí)內(nèi)容提要(nèirónɡtíyào)（1）、課標(biāo)的要求（2）、什么是單片機(jī)（3）、單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用（4）、單片機(jī)的內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)（5）、單片機(jī)的外引腳與最小應(yīng)用系統(tǒng)（6）、單片機(jī)的軟件（7）、設(shè)計(jì)(shèjì)與實(shí)踐11共七十七頁（1）課標(biāo)的(biāode)要求1.知道單片機(jī)的特點(diǎn)和應(yīng)用。（第1節(jié)）2.知道單片機(jī)的基本組成及工作過程(guòchéng)。（第2節(jié)）3.知道單片機(jī)集成電路引腳的功能（第3節(jié)）。4.了解一種單片機(jī)的編程語言，掌握一種單片機(jī)常用的編程指令。（第4節(jié)）5.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。（設(shè)計(jì)與實(shí)踐）

6．能操作單片機(jī)編程器將編寫的程序燒結(jié)固化。（設(shè)計(jì)與實(shí)踐）12共七十七頁（2）、什么是單片機(jī)：

單片機(jī)全稱單片微型計(jì)算機(jī)(Single-ChipMicrocomputer)，也稱微控制器（Micro-Controller）。它是一片大規(guī)模的集成電路芯片(xīnpiàn)。在這個(gè)芯片(xīnpiàn)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(xīnpiàn)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固化到芯片(xīnpiàn)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共七十七頁（3）單片機(jī)的特點(diǎn)(tèdiǎn)及應(yīng)用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。體積小、功耗低，抗干擾能力強(qiáng)。單片機(jī)的應(yīng)用已滲透到各個(gè)領(lǐng)域，如各種(ɡèzhǒnɡ)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)。由此可見單片機(jī)的廣闊應(yīng)用前景。14共七十七頁（4）單片機(jī)內(nèi)部(nèibù)基本結(jié)構(gòu)15共七十七頁（5）外引腳及最小應(yīng)用(yìngyòng)系統(tǒng)以AT89C2051為例16共七十七頁引腳功能(gōngnéng)說明引腳號(hào)功能引腳號(hào)功能1(RST)復(fù)位輸入

20(VCC)工作電源引腳2(P3.0)I/O口線P3.0

19(P1.7)I/O口線P1.73(P3.1)I/O口線P3.118(P1.6)I/O口線P1.64(XTAL2)外接晶振引腳217(P1.5)I/O口線P1.55(XTAL1)外接晶振引腳116(P1.4)I/O口線P1.46(P3.2)I/O口線P3.215(P1.3)I/O口線P1.37(P3.3)I/O口線P3.314(P1.2)I/O口線P1.28(P3.4)I/O口線P3.413(P1.1)I/O口線P1.19(P3.5)I/O口線P3.512(P1.0)I/O口線P1.010(GND)接地引腳11(P3.7)I/O口線P3.717共七十七頁最小系統(tǒng)(xìtǒng)應(yīng)用實(shí)例18共七十七頁（6）單片機(jī)的軟件(ruǎnjiàn)機(jī)器語言、匯編語言(huìbiānyǔyán)、高級(jí)語言機(jī)器語言是CPU能夠直接識(shí)別并執(zhí)行的最底層的語言，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。匯編語言是用一些助記符來代替機(jī)器語言中的指令代碼，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。高級(jí)語言（如C語言、圖形化語言等）是按一定的語法規(guī)則組成的，它更加符合人們的語言習(xí)慣，程序的可讀性高，編程簡(jiǎn)單快捷并具有可移植性。51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共七十七頁亮點(diǎn)流動(dòng)程序(chéngxù)分析ORG0000HSTART：MOVA，#11111110B ;LOOP：MOVP1，AACALLDELAY；調(diào)延時(shí)子程序RLA ；A左移一位SJMPLOOP ；轉(zhuǎn)回(zhuǎnhuí)LOOP處再將A送P1口DELAY:：MOVR7,#80HL1:：MOVR6,#0FFHL2:：NOPNOPNOPNOPDJNZR6,L2DJNZR7,L1RETEND20共七十七頁圖形化語言(yǔyán)基于(jīyú)流程圖的圖形化語言基于LabView的圖形化語言21共七十七頁（7）設(shè)計(jì)(shèjì)與實(shí)踐教材在第一章第3節(jié)安排了一個(gè)實(shí)踐活動(dòng)(huódòng)，讓學(xué)生制作一個(gè)單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)并編寫程序燒寫到單片機(jī)，最后運(yùn)行觀察結(jié)果并反復(fù)修改程序觀察結(jié)果。22共七十七頁23共七十七頁24共七十七頁25共七十七頁26共七十七頁2、簡(jiǎn)易(jiǎnyì)機(jī)器人的控制電路內(nèi)容提要（1）課標(biāo)的要求（2）簡(jiǎn)易機(jī)器人常用(chánɡyònɡ)傳感器。（3）傳感器與單片機(jī)的接口電路（4）繼電器與單片機(jī)的接口（5）直流電動(dòng)機(jī)的控制27共七十七頁（1）課標(biāo)的(biāode)要求1.了解電子控制系統(tǒng)的基本組成,知道單片機(jī)是一種使用廣泛(guǎngfàn)的控制電路。2.知道常見的傳感器及其作用。3.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。4.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)。28共七十七頁29共七十七頁（2）簡(jiǎn)易(jiǎnyì)機(jī)器人常用傳感器人通過五官感知外部環(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(lèisì)，它通過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共七十七頁五官(wǔguān)與傳感器感覺器官相關(guān)物理量對(duì)應(yīng)傳感器視覺眼可視光光敏電阻，光電池、光敏晶體管、CCD等。聽覺耳聲波、振動(dòng)壓電轉(zhuǎn)換元件、麥克風(fēng)等觸覺手指、皮膚壓力壓敏元件溫度皮膚輻射、溫度熱敏元件嗅覺鼻氣味氣體傳感器味覺舌離子檢測(cè)器31共七十七頁簡(jiǎn)易(jiǎnyì)機(jī)器人常用傳感器接觸開關(guān)紅外光電傳感器超聲波傳感器位置(wèizhi)位移傳感器力覺傳感器聽覺傳感器視覺傳感器32共七十七頁開關(guān)(kāiguān)常用有按鍵(ànjiàn)開關(guān)、撥動(dòng)開關(guān)和接觸開關(guān)（微動(dòng)開關(guān)）等。微動(dòng)開關(guān)往往用于碰觸傳感，如防碰撞，限位等。撥動(dòng)開關(guān)往往用于選擇輸入，地址編碼設(shè)定等。按鍵開關(guān)用于復(fù)位，鍵盤等。33共七十七頁二、光電傳感器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。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1～100M、亮電阻1K以下）且使用方便的光敏器件(qìjiàn)。在簡(jiǎn)易機(jī)器人中常用于亮度變化檢測(cè)器件(qìjiàn)，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(qìjiàn)。光電池也稱太陽能電池，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)）。34共七十七頁2.1紅外光電傳感器由一只紅外發(fā)射管和一只紅外光電二極管組成。由于(yóuyú)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)。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0.76~1.5um(一般是930nm），管壓降為1.0~1.3V，工作電流20~50mA。35共七十七頁光敏二極管特性(tèxìng)紅外光敏二極管在無光照時(shí)其反向電阻為無窮大，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(zēngjiā)而減小，阻值可達(dá)幾K或1K以下。無反壓時(shí)，正向電壓與光照強(qiáng)度成比例，一般可達(dá)0.2~0.4V。應(yīng)用電路：36共七十七頁三、超聲波傳感器由發(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，其基本原理是基于壓電效應(yīng)(yādiànxiàoyìng)。發(fā)射與接受往往使用同一個(gè)探頭。超聲波測(cè)距是通過發(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=V×T/2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共七十七頁脈沖回波(huíbō)式檢測(cè)示意圖38共七十七頁超聲波測(cè)距的基本(jīběn)特性測(cè)距精度：17cm/ms測(cè)距范圍：小于10米超聲波不受被測(cè)物體的透明度、顏色、電導(dǎo)率的影響，但不適合測(cè)量(cèliáng)海棉或棉織物等吸音材料。39共七十七頁四、位置(wèizhi)傳感器位置傳感器既可以用來檢測(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)(yídòng)定位等檢測(cè)。40共七十七頁4.1電位器式位置(wèizhi)傳感器這是一種最簡(jiǎn)單的位置傳感器，有旋轉(zhuǎn)式的也有直線式。它們擁有以下特點(diǎn)：1、性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度較高。2、輸出信號(hào)范圍可以選擇。3、輸入輸出特性可以是線性的也可以是其它函數(shù)關(guān)系。4、具有斷電(duàndiàn)保持功能。5、模擬電壓輸出，需接A/D轉(zhuǎn)換器。6、屬于接觸式，觸點(diǎn)易磨損，壽命有限。7、有一定的測(cè)量范圍，需加限位開關(guān)。41共七十七頁4.2光電式編碼器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)；不需限位可以無限次旋轉(zhuǎn)(xuánzhuǎn)等。有絕對(duì)式和增量式兩種形式。42共七十七頁絕對(duì)(juéduì)式編碼器的碼盤示意圖43共七十七頁4.2.2增量(zēnɡliànɡ)式編碼器44共七十七頁增量(zēnɡliànɡ)式編碼器的原理增量式光電編碼盤上只有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)(yùndòng)的方向（正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)）；運(yùn)動(dòng)(yùndòng)的速度；位移等信息。45共七十七頁五、力覺傳感器有關(guān)(yǒuguān)力和壓力傳感器種類較多：例如壓電晶體：受到擠壓會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)電壓（如電唱機(jī)）；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。電阻應(yīng)變片：阻值與形變成正比。46共七十七頁六、聲音(shēngyīn)傳感器一般(yībān)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)聲音的有無，聲音的大小等簡(jiǎn)單聲控功能。47共七十七頁（3）傳感器與單片機(jī)的接口(jiēkǒu)電路1、數(shù)字（開關(guān)）量傳感器（如接觸開關(guān)、光控開關(guān)、聲控開關(guān)等）可直接或稍加變換后接入單片機(jī)。2、模擬量傳感器：一般須通過(tōngguò)信號(hào)調(diào)理、A/D變換后輸入單片機(jī)。48共七十七頁49共七十七頁開關(guān)(kāiguān)量控制整形電路50共七十七頁模擬接口(jiēkǒu)電路51共七十七頁（4）繼電器與單片機(jī)接口(jiēkǒu)52共七十七頁固態(tài)(gùtài)繼電器工作原理：使用可控硅（晶閘管）作為功率開關(guān)元件，光電耦合元件作為控制和隔離器件(qìjiàn)。工作特點(diǎn)：1、無觸點(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共七十七頁固態(tài)(gùtài)繼電器使用方法54共七十七頁（5）直流電動(dòng)機(jī)(dòngjī)的控制簡(jiǎn)易機(jī)器人一般采用(cǎiyòng)小功率直流電動(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。轉(zhuǎn)向采用H橋電路。轉(zhuǎn)速采用PWM技術(shù)。55共七十七頁轉(zhuǎn)向(zhuǎnxiàng)控制電路56共七十七頁轉(zhuǎn)速控制(kòngzhì)（PWM)原理57共七十七頁專用(zhuānyòng)集成控制芯片58共七十七頁59共七十七頁3、簡(jiǎn)易(jiǎnyì)機(jī)器人的機(jī)械傳動(dòng)（1）課標(biāo)的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)（2）齒輪傳動(dòng)(chuándòng)（3）帶傳動(dòng)與鏈傳動(dòng)（4）平面連桿與凸輪60共七十七頁課標(biāo)的(biāode)要求（1）知道一般機(jī)械的組成，了解常見的機(jī)械傳動(dòng)的方式。例１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２常見的機(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。例１常見的齒輪傳動(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２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(diàoshì)。例裝配電動(dòng)玩具中的齒輪箱。（4）了解常見的連桿傳動(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。例１收縮門、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２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。（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)，并能通過試驗(yàn)完成2～3個(gè)規(guī)定的動(dòng)作。61共七十七頁機(jī)械傳動(dòng)(jīxièchuándònɡ)傳動(dòng)是機(jī)械中的重要組成部分，運(yùn)動(dòng)的機(jī)械都離不開傳動(dòng)。同樣，機(jī)械傳動(dòng)(jīxièchuándònɡ)也是簡(jiǎn)易機(jī)器人中的一項(xiàng)重要技術(shù)。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共七十七頁一、齒輪(chǐlún)傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1、適用的圓周速度和功率(gōnglǜ)范圍較廣。2、傳動(dòng)效率高；3、傳動(dòng)平穩(wěn)；4、結(jié)構(gòu)緊湊壽命長(zhǎng)工作可靠；5、可實(shí)現(xiàn)任意兩軸之間的傳動(dòng)。缺點(diǎn)：1、制造和安裝精度要求較高，成本較高。2、不適合較大距離的傳動(dòng)。3、沒有過載保護(hù)作用。63共七十七頁二、齒輪傳動(dòng)(chuándòng)的分類根據(jù)齒輪兩軸的相對(duì)位置分類1、兩軸平行的有：圓柱齒輪（直齒、斜齒、人字齒）2、兩軸相交的有：圓錐齒輪（直齒、曲齒）3、兩軸相錯(cuò)的有：螺旋齒輪根據(jù)兩齒輪的嚙合方式分類1、外嚙合齒輪傳動(dòng)(chuándòng)2、內(nèi)嚙合齒輪傳動(dòng)3、齒輪與齒條傳動(dòng)64共七十七頁齒輪(chǐlún)傳動(dòng)比的計(jì)算傳動(dòng)比即兩運(yùn)動(dòng)齒輪(chǐlún)角速度之比。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=z2/z1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共七十七頁蝸桿蝸輪傳動(dòng)(chuándòng)用來傳遞空間互相垂直(chuízhí)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)。特點(diǎn)1、傳動(dòng)比大，傳動(dòng)力矩大。2、結(jié)構(gòu)緊湊。傳動(dòng)平穩(wěn)。3、有自鎖性能。66共七十七頁齒輪(chǐlún)系為了實(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)(yīɡè)系統(tǒng)。齒輪系分為定軸輪系、周轉(zhuǎn)輪系和復(fù)合輪系三大類。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：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共七十七頁定軸輪系圖例(túlì)68共七十七頁例：定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算(jìsuàn)如圖已知：z1=10,z2=20,z3=80.z3‘＝10,z4=40,z4’10,z5=30。求傳動(dòng)比i15。i15=(z2/z1)(z3/z2)(z4/z3’)(z5/z4’)=-9669共七十七頁帶傳動(dòng)(chuándòng)與鏈傳動(dòng)(chuándòng)帶傳動(dòng)(chuándòng)和鏈傳動(dòng)(chuándòng)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)(chuándòng)形式適用于兩軸中心距較大的傳動(dòng)(chuándòng)。帶傳動(dòng)的組成及其分類：由主動(dòng)輪、從動(dòng)輪和張緊在兩輪上的帶組成?？總鲃?dòng)帶與帶輪之間的摩擦力來傳遞動(dòng)力。按傳動(dòng)帶截面形狀分為：平形帶、V形帶和圓形帶。70共七十七頁帶傳動(dòng)(chuándòng)的