近年來地震、礦難頻繁發(fā)生，帶來了無數(shù)的災難，許多無辜的人失去了寶貴的生命，許多幸福的家庭，也因此失去了原有的快樂。作為新世紀的我們深表痛心，我們想到了借助高科技，利用機器人來救援那些被廢墟深埋的人們。讓那些需要救援的人們得到及時的救助 由此我們機器人協(xié)會擬定了一套救援機器人的制造方案
一 、設計目的
設計一種機器人，能在廢墟，夾縫中進行道路探索和環(huán)境的掃描中，在彎曲處自動控制轉(zhuǎn)彎，可以防塵、防水、防毒，對于那些發(fā)熱及有生命現(xiàn)象的東西，具有很好的靈敏性。從而起到能對受困的人進行及時的支援和救助
一 、設計目的
設計一種機器人，能在廢墟，夾縫中進行道路探索和環(huán)境的掃描中，在彎曲處自動控制轉(zhuǎn)彎，可以防塵、防水、防毒，對于那些發(fā)熱及有生命現(xiàn)象的東西，具有很好的靈敏性。從而起到能對受困的人進行及時的支援和救助。
二、 方案設計
1、方案說明：
a、本方案履帶式結(jié)構(gòu)，根據(jù)昆蟲仿生運動結(jié)構(gòu)，可以越過溝渠，廢墟等障礙物，同時可以對深埋地下的礦產(chǎn)進行掃描探索開采和對傷員進行食物以及水的運輸。
b、前面、后面部分都有動力裝置，可以更好的前進和倒退，同時可以提供足夠的動力防止打滑。在前面和后面都有轉(zhuǎn)向軸，是整個裝置更加靈活輕捷。中間連桿可以控制前、后兩部分的高低還有距離 能起到連接和傳遞動力的作用
2、方案圖解
（1） 履帶裝置
（2） 電子眼系統(tǒng)
（3） 超聲波傳感器
（4） 機器人中心控制機構(gòu)（包括電路板，馬達等構(gòu)件）
（5） 中間馬達
（6） 采用（1）部分相同的履帶式機構(gòu)，可裝救生物資（藥品、食物、誰）
以上部分有許多零部件未列出，在圖紙上我們已經(jīng)細細列出
3、方案設計特點說明
3.1使用履帶式可以適應各種復雜路面，能方便的越過溝渠，爬坡等！在整個裝置中，前面如配有紅外線傳感器、超聲波傳感器及攝像頭，就可以準確的判斷前面障礙物的位置及是否有人的存在。
3.2 在機器人的前面安裝活動頭部！當機器人遇到90度轉(zhuǎn)彎時，器人會按下直角平面左邊，如圖（a），通過連桿部彎曲之后，頭部也會隨著直角平面下到左邊，如圖（b），之后本方案機器人可沿著豎直墻面下行
4、系統(tǒng)元件選擇
4.1 單片機
智能控制器是以新型高速低功耗工業(yè)級微處理器為核心，采用軟測量技術(shù)和智能控制算法的新一代智能化定位和控制單元，是專門用于電動執(zhí)行器的控制部件。為了滿足新的要求和便于日后升級方便和高速處理數(shù)據(jù)，因此選用新型單片機
通過傳感器檢測信號，然后是檢測信號和控制器內(nèi)部的程序進行比較，最終來控制電機的速度和轉(zhuǎn)向來達到控制的目的。其控制流程如圖
4.2 存儲器
Mps430單片機系列存儲結(jié)構(gòu)使得使用C語言編程所得的編碼仍然有很高的執(zhí)行效率，因此除非對程序的大小和執(zhí)行的時間有很高的要求，否則都應該選用c語言編寫程序。如確實需要處理復雜信號而存儲量不足是，我們可以擴展
5、 電路各部分原理分析
5.1、電源電路分析
本系統(tǒng)可以采用干電池供電，也可以用可反復充電的鋰電池供電。無論用什么方式供電，最主要的是要保證在給系統(tǒng)供電時電壓的波動盡可能小。因此在電源電路中我們采用了MCP170A高性能穩(wěn)定芯片對系統(tǒng)供電進行穩(wěn)壓。MCP170A系列是采用CMOS工藝制造的低壓差(LDO)穩(wěn)壓器
6 、方案驅(qū)動系統(tǒng)
6.1 電機驅(qū)動電路
系統(tǒng)中，電機是選擇最主要的執(zhí)行部件。根據(jù)不同的要求可以選擇同一類型中不同種類的電機。通常包括普通直流電機、伺服電機、步進電機等多種類型。由于考慮電機成本和所完成的任務的性質(zhì)而選擇不同的電機，不過一般情況下都采用普通直流電動機，如有特殊要求，在采用 其他類型的電機無論采用哪種型號的電機或者哪種類型的電機，其工作時的電流都比較大，且變化范圍也比較大，所以電機不能由單片直接驅(qū)動，必須在電機前外加電機LG9110電氣特性。驅(qū)動電路，該驅(qū)動電路應選擇具有成本低，功能大，電路接線簡單等優(yōu)點的電機驅(qū)動芯片。LG9110是專為控制和驅(qū)動電機設計的兩通道推挽式功率放大專用集成電路器件，將分立電路集成在單片IC之機中，使外圍器件成本降低，整機可*性提高。該芯片有兩個TTL/CMOS兼容電平的輸入，具有良好的抗干擾性；兩個輸出端能直接驅(qū)動電機的正反向運動，它具有較大的電流驅(qū)動能力，每通道能通750~800mA的持續(xù)電流，峰值電流能力可達1.5~2A；同時它具有較低的輸出飽和壓降；內(nèi)置的鉗位二極管能釋放感性負載的反向沖擊電流，使它在驅(qū)動繼電器、直流電機、步進電機或開關(guān)功率管的使用上安全可*。LG9110的電氣特性如表3所示以及LG9110器件管腳圖如圖5所示
電機驅(qū)動電路如圖6 所示。其工作原理為：當輸出端口經(jīng)過驅(qū)動芯片向電機發(fā)出信號時，由于微弱信號不足以驅(qū)動電機工作，于是，驅(qū)動信號把微弱信號放大后才能使電機正常工作。接線可按圖6要求
6.2 單片機系統(tǒng)
MSP430系列單片機整個復位在電路包括芯片內(nèi)、外兩個部分。由于MSP430系列單片機具有上電復位功能。因此，上電后只要保持RST/NMI(設置為復位功能)為高電平即可。通常的做法是除了在RST/NMI管腳接10~100kΩ的上位電阻外，還需要再接0.1μ F的電容，電容另一端接地，這樣做的目的是令復位更加可*。如果想讓其隨時復位只需要將復位鍵按下，在RST/NMI管腳產(chǎn)生低電平信號即可使其復位。
6.3電源電壓采樣電路及欠壓指示電路
該電路的作用是通過時采樣電源電壓，此系統(tǒng)中主要是對低電壓進行采集，當電源電壓小于系統(tǒng)規(guī)定的最低電壓時，系統(tǒng)便發(fā)出錢呀指示信號，提醒人們及時更換電池或及時對電池進行充電。當電壓長久得不到提高，便會發(fā)出復位信號，使系統(tǒng)復位。在采樣過程中，模擬輸入信號將連接到A/D內(nèi)核的電容陣列，所以電容網(wǎng)絡的充電將由模擬信號源提供。電容網(wǎng)絡的充電將在采用期間完成。那么，模擬信號源的內(nèi)阻，動態(tài)阻抗以及電容網(wǎng)絡的容量應該與采樣周期相匹配，以保證能達到10位轉(zhuǎn)換精度。系統(tǒng)中的電容器當電壓變化過大時起到緩沖作用，如果電壓電壓基本沒有變化，它視為斷路。具體接線如圖7所示
6.4 編程接口電路
此編程接口電路屬于標準器件，在N4腳上外接一電阻R16和發(fā)光二極管LEDI，具體接法如圖8所示，當需要控制器輸入程序時，線路接通后發(fā)光二極管便會點亮。這樣做的目的是當接口出現(xiàn)問題時，便于檢查和維
三、系統(tǒng)軟件設計思路
程序設計實質(zhì)上是按照一定的原則、一定的思想和方法將這些指令組織起來，CPU按設計者的思想執(zhí)行指令，實現(xiàn)一定的功能，最終解決所需要解決的問題�？梢允褂媚K化的程序結(jié)構(gòu)組織指令和編寫程序。MSP430程序設計除了可使用匯編語言外，使用C語言更能提高設計效率，加快開發(fā)進度。MSP430 C語言編譯環(huán)境提供了大量的標準庫函數(shù)。要使用這些標準庫函數(shù)，只要在程序的開頭聲明要使用的庫函數(shù)所在的文件開頭，之后在程序中就可以直接調(diào)用了，因此使用起來十分的方便。具體主程序流程圖見圖9所示
四、 方案可行性分析
（1）我們的指導老師楊老師多年致力于機器人的研究開發(fā)及教育，多次以機器人教練的身份參加“青少年機器人大賽”，作品多次獲得不同層次的獎項。
（2）我們社團從成立至今，多次跟隨楊老師進行機器人開發(fā)|組裝和創(chuàng)新。在此期間學到了很多關(guān)于機械機構(gòu)的使用和應用方面的知識，會員們也通過自己親手的實習了解到理論和實踐相結(jié)合的重要性，同時也了解了像超聲波傳感器和紅外線傳感器單片機的很多未知知識等。
（3）我們協(xié)會還有來自計算機專業(yè)、物理專業(yè)、數(shù)學專業(yè)的一些會員，他們之中有很多現(xiàn)在已經(jīng)能夠熟練的掌握關(guān)于編程和機器人構(gòu)造方面的技術(shù)了，具備較強的動手能力和創(chuàng)新能力，他們的加入可以說對我們協(xié)會帶來了不少的驚喜和意外，特別是有時候的一些奇思妙想更是讓我們受益匪淺��！
（4）另外還有我們機電系的幾位機械設計方面的老師、PLC編程老師、單片機老師更是為我們這個協(xié)會注入了強大的生命力和雄厚的師資力量和技術(shù)支持，使我們在這個探索的過程中少走了不少的彎路,受益頗多。