实验_图像采集钻探收集三位一体机器人doc - 哈尔滨工业大学教务处
图像采集 钻探 收集三位一体机器人
于天宇、王龙、林世瑶、张健
实验学院
指导教师:姜三勇 教授
1.研究目的
为了锻炼自身的动手能力，专业知识的运用能力和合作分工的能力，我们团队自主设计并制作的图像采集，钻探，收集三位一体机器人履带机器人，能够对土样，冰层，木质结构进行图像采集，并进行钻探，收集样本，该机器结构能够实现前进，后退，转弯，爬坡等行走方式并且利用杆机构控制钻头的上下并且进行钻探，利用PIC和51单片机控制功能的实现。
2.课题背景
在履带式钻探勘探机器人研究中，美国钻探机器人海神T750(Triton T750)可以挖到海床下深达数千公里的地方，并在那里铺设电缆或采集天然气。
在坚硬的岩石海床上，海神T750利用水压驱动履带行进。在松软的沙土海床上，它则用雪橇一样的滑板滑行。共有8个50千瓦的涡轮式推进器为它提供推动力。
海神T750喷出水柱进行挖掘。海水从两只机械手臂上的96个喷射口喷出，把海床上的沙土冲走，形成一个深约3米的坑。喷出的水流速度由船上的技术人员遥控。挖掘时扬起的泥沙由海神T750上的真空泵吸走并排放到一旁。
另外，中国宇航的飞速发展也激起了我们的热情，制作图像采集，钻探，收集三位一体机履带机器人，能够对土样，冰层，木质结构进行图像采集，能够对土样，冰层，木质结构进行图像采集，并进行钻探，收集样本，可以广泛的应用到高度核辐射地区，高度污染地区以及自然条件恶劣地区例如冰川，沙漠的矿样，图样采集以采取多方位的解决措施，并且可以运用到航天领域中的外星球勘探。
目前智能机器人的发展极为迅速，机器人应用于各个领域，如军工，宇航，工业生产，从大学生开始就对机器人进行研究能提高我们的专业技能，增进对自己未来专业发展态势的更多认识，随着我国航天事业以及科技的不断发展，智能勘探机器人的研发会越来越引起大家们的注意。
与传统的钻探机器人相比，未来钻探机器人具有如下发展趋势:
1.能耗小，效率高;
2.行走时间长，利用新能源;
3.钻探强度大;
4.对维护要求低;
5.全天候作业能力强。
6.噪声低，污染少，环保性好。
3.课题研究主要内容
本图像采集，钻探，收集三位一体机器人系统，可分为4个模块:行走模块，取样钻探
臂运动模块，钻探模块，图像采集模块。
图1 总体结构框图
行走控制模块:
减速器:减速比58比1;
转矩419gcm;
转速227r/min;
采用PIC16F84A单片机作为控制与信号处理单元; 采用TA7257P直流电机控制芯片;
橡胶履带材料;
图 2 履带和减速箱
图 3 行走模块所用电路 取样钻探臂控制模块:
对干机构进行了设计，利用4杆机构实现了一个直流电机带动取样钻探臂周期性钻探的功能我们利用了solidworks对取样臂与钻头进行了仿真。
图4 solidworks仿真
钻探控制模块:
采用AD89C51单片机作为控制与信号处理单元;
采用TA7257P直流电机控制芯片;
利用高速电机带动空心钻头对矿样进行取样
图 5 钻探部分控制电路 图像采集系统
无线视频采集传输系统包括摄像头，无线视频传输发射模块、接收机，视频采集卡等
组成部分。
图 6 机器人全图
4.结论及体会
经过反复的电路仿真与调试，各个部件的手工加工以及组装，现在已经成功实现了图像采集 钻探 收集三位一体机器人的前进，后退，转弯运动，取样臂的周期性取样运动与钻头的起钻，并且通过无线视频采集传输系统完成了图像的采集，小车可以对土样，冰层，木质等结构进行采样。系统采用9V电池供电。
在本项目的进行中，利用课余时间查阅资料寻求解决
方案
气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载
，通过文献检索我们的文献检索能力大大加强，能够从相关专业网站，中国期刊网，EI上搜索
论文
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等资料;然后我们深化研究了理论力学、工程图学、机械原理，浏览学习了机械设计、机械制造等相关方面的知识，这对于后续课程的学习起着相当积极的作用。成员自学了SOLIDWORKS 、PROTEUS 、MULTISIM、MAPLAB等软件与单片机和电机的许多相关知识，通过这次科技创新我们锻炼了分工合作的能力，锻炼了动手能力，锻炼了勇于面对困难，克服困难的精神，当钻头电机经过半个月的调试电路，在结题的前4天才开始转动时，我们终于明白了坚持才会胜利。
5.参考文献
1. 船仓一郎 土屋 尧.机器人控制电子学
2. John.Iovine.机器人创意与制作
3. Gordon McComb .机器人本体制作指南
4. Myke Predko .智能电子制作DIY
5. 李现勇. Visual C++串口通信技术与工程实践. 北京:人民邮电出版社,2002
6 李力争.凿岩机器人双三角钻臂自适应控制策略研究
7 黄伟业 凿岩机器人孔序规划的研究与实现
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