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第1章 变电站地面自动巡检装置 1

1.1 引言 1

1.1.1 项目研究背景 1

1.1.2 国内外研究现状 1

1.2 巡检装置结构设计说明 3

1.2.1 整体外观设计 3

1.2.2 底盘传动方案设计 3

1.2.3 底盘机械结构设计和布局 5

1.3 电子控制硬件设计 7

1.3.1 电子控制整体方案 7

1.3.2 电源单元 7

1.3.3 磁导航传感器设计方案 8

1.3.4 单片机最小系统 9

1.3.5 输入输出隔离电路 10

1.3.6 继电器输出电路 12

1.3.7 云台头部电路 13

1.4 自动充电设计 13

1.4.1 充电结构设计 13

1.4.2 充电对接插入过程 15

1.4.3 充电分离拔出过程 17

1.5 网络通信方案设计 18

1.5.1 网络通信整体设计 18

1.5.2 中国移动4G路由器连接公网 18

1.5.3 户外大功率AP网桥 19

1.6 结语 20

第2章 智能移动讲台 21

2.1 智能移动讲台设计背景 21

2.2 国内外研究概况 22

2.3 作品简介 22

2.4 智能移动讲台工作原理 23

2.4.1 总体设计 23

2.4.2 智能移动讲台的模块 24

2.5 智能移动讲台结构设计及加工工艺 28

2.5.1 可伸缩双轮行走结构 28

2.5.2 可升降结构 32

2.5.3 齿轮齿条结构 33

2.6 智能移动讲台控制部分 34

2.6.1 控制策略简介 34

2.6.2 控制芯片的选择 34

2.6.3 上位机软件的设计 39

2.6.4 无线传输模块选择及传输设计 40

2.6.5 手机客户端的编写与控制功能实现 41

2.6.6 电源的选择与实现 42

2.7 智能移动讲台工作模式分析 43

2.7.1 课堂教学模式 43

2.7.2 考试监督模式 44

2.7.3 课下复习及娱乐模式 44

2.8 作品创新点介绍 44

2.8.1 可升降及移动 44

2.8.2 无线模块和超声波模块实现智能跟随 45

2.8.3 课堂全程记录，课后完整再现 45

2.8.4 整合多种功能，开发新型模式 45

2.8.5 多种控制模式 45

2.9 应用前景分析 46

2.9.1 成本分析 46

2.9.2 应用分析 46

2.9.3 开发潜力 46

第3章 双足行走机器人 47

3.1 引言 47

3.2 国内外研究概况 47

3.3 双足机器人的总体结构设计 48

3.3.1 机器人机械结构设计 48

3.3.2 机器人控制系统设计 48

3.3.3 机器人控制系统硬件设计及制作 49

3.3.4 舵机及传感器驱动模块电路设计 49

3.3.5 PCB的制作 51

3.3.6 机器人控制系统软件设计 51

3.4 机器人仿真系统设计 53

3.4.1 机器人腿部建模 53

3.4.2 直线行走的步态规划步骤 56

3.4.3 双足机器人直线行走参数定义及踝关节的轨迹规划 57

3.4.4 双足机器人直线行走的髋关节轨迹规划 58

3.5 运动曲线求解与仿真 60

3.5.1 转角运动变化曲线求解与仿真 60

3.5.2 起、停步阶段的步态规划 61

3.5.3 双足机器人直线步行ADAMS仿真 61

3.6 机器人行走实验 63

3.6.1 基本调试 63

3.6.2 数据采集 63

3.6.3 动作执行 64

3.7 实物机器人动作试验 65

3.8 作品主要创新点、经济性分析 66

3.8.1 创新点分析 66

3.8.2 经济性分析 66

3.8.3 电源的选择与实现 66

3.9 方案的改进及扩展 67

第4章 独轮自平衡机器人 68

4.1 引言 68

4.2 国内外研究现状 68

4.3 自平衡机器人工作原理 69

4.3.1 平衡过程及基本原理 69

4.3.2 传感器及数据融合 69

4.3.3 平衡控制 72

4.4 独轮自平衡代步机器人设计 73

4.4.1 机械结构设计 73

4.4.2 控制电路及动力系统设计 74

4.5 总结 76

4.5.1 创新点 76

4.5.2 存在的问题 76

第5章 电缆隧道机器人 77

5.1 引言 77

5.2 研究领域概况 77

5.3 作品简介 78

5.4 电缆隧道机器人工作原理 79

5.4.1 总体设计 79

5.4.2 运动控制 79

5.4.3 定位导航 81

5.4.4 气体检测 84

5.4.5 电缆检测 86

5.4.6 数据传输 88

5.4.7 电源管理 90

5.5 电缆隧道机器人结构设计 93

5.5.1 运动执行机构 94

5.5.2 定位导航装置 95

5.5.3 电缆检测装置 96

5.5.4 气体检测装置 96

5.5.5 自动充电装置 97

5.6 控制系统 98

5.6.1 上位机软件设计 98

5.6.2 主控板实时控制 99

5.7 工作状态分析 101

5.7.1 遍历工作状态 101

5.7.2 路径选择状态 101

5.7.3 视频传输状态 101

5.7.4 自动充电状态 101

5.8 作品创新点分析 101

5.8.1 遍历策略设计 102

5.8.2 电力载波技术的应用 102

5.9 应用前景分析 102

5.9.1 成本分析 102

5.9.2 应用分析 102

5.9.3 开发潜力 102

第6章 风机塔筒清洗机器人 103

6.1 引言 103

6.2 国内外研究概况 104

6.3 作品简介 104

6.4 风机塔筒清洗机器人工作原理 105

6.4.1 总体设计 105

6.4.2 风机塔筒清洗机器人的模块部分 106

6.5 风机塔筒清洗机器人结构设计及加工工艺 108

6.6 风机塔筒机清洗机器人控制部分 109

6.6.1 无线传输模块选择及传输设计 110

6.6.2 电源的选择与实现 113

6.7 风机塔筒清洗机器人工作模式分析 113

6.8 作品创新点介绍 114

6.9 应用前景分析 115

6.9.1 成本分析 115

6.9.2 应用分析 115

6.9.3 开发潜力 115

第7章 激光虚拟电子琴的设计与研究 116

7.1 激光电子琴概述 116

7.2 虚拟键盘投影技术 116

7.2.1 激光和高速光学振镜 117

7.2.2 激光键盘画面全息投影 117

7.3 按键识别技术 118

7.3.1 声音定位法 118

7.3.2 超声波雷达法 118

7.3.3 摄像头图像识别法 118

7.4 音响控制技术 123

7.5 设计与研究 124

7.6 外观的设计与研究 128

7.7 改进方法 129

7.7.1 外观改进 129

7.7.2 识别技术的改进 129

7.7.3 键盘投影的改进 130

7.8 应用前景 130