防小车跌落装置设计

⑴ 扫地机器人的防碰撞、防跌落功能，是怎么实现的呢

优秀抄防碰撞设计应该是这样~软件上配备侦测系统，硬件上配备防撞条，双重保护减少碰撞产生。这一点台湾老品牌Proscenic（浦桑尼克）扫地机器人就做的很好：机器前端配备多组红外线侦测装置，智能感应防碰撞；
机身前方的黑色橡胶弹性的防护条，台湾仿生侦探技术不仅保护机身无划痕损坏，即使出现小概率碰撞，也能将损坏降低到最小。力的作用是相互的，防碰撞功能同时还可以保护家居无损伤，怎么碰都不心疼~
防跌落设计是通过在扫地机器人下方设计的多组下视探头，当扫地机器人接近清扫边缘时，探头自动测量落差高度，通过高度来智能判定行走路线，落差过高，则自动折返，有效保护扫地机器人的安全。防跌落设计让扫地机器人有了“眼睛”，碰到楼梯、错层空间都可以看清并机智地避开，自卫功能强大，不用担心随时要收拾扫地机的“残骸”。

⑵ 车辆工程毕业设计哪些题目比较简单

给你几个题目参考下微型轿车盘式制动器的设计汽车变速器拆装液压顶设计汽车座椅设计重型货车六档变速箱的设计电动游览车总体及制动系统设计大车后部防止小车钻入装置的设计两驱皮卡驱动桥设计

⑶ 安全防护装置设计的原则有哪些

通用设计要求
4.1 结构设计要求
4.1.1 机床的外形布局应确保具有足够的稳定性。使用机床时，不应存在意外翻倒、跌落或移动的危险。由于机床的原因不能确保足够稳定时，应采取固定措施。
4.1.2 应通过将维护、润滑和调整点设置在危险区外面，最大程度地减少进入危险区的需要。
4.1.3 除某些必须位于危险区的，如急停装置或示教盒等，手动控制装置应配置于危险区区域之外。
4.1.4 可接触的外露部分不应有可能导致人员伤害的锐边、尖角和开口。不可消除的，低于1.8米的设备尖锐易磕碰部分要加软防护。
4.1.5 易坠落的部件要有防坠落保护装置。
4.1.6 作业环境导致容易滑倒的作业地点，地面或脚踏板应采取防滑倒措施。
4.1.7 脚踏操作件应采取防护措施，以防止误操作。
4.1.8 机床的限位装置应尽量安装到无振动、不受影响的合适位置上，动作应可靠。
4.1.9 出现危害将造成不可承受影响的结构，应考虑设计双重保护。
4.1.10 运动中有可能松脱的零件、部件应设置防松装置。
4.2 控制设计要求
4.2.1 自动生产线、输送线等安全隐患不容易监控的设备，应采用安全继电器、安全PLC等专用安全器件进行安全防护设计。
4.2.2 除主电柜上主电源以外的区域电源必须使用钥匙电源开关锁，且带有挂牌后防止送电的连锁机构。
4.2.3 被保护装置触发功能引起停机后，机器的工作循环应该只有通过主控制柜启动方能再启动，而不应在危险消失后自动启动或在危险源附近就地启动。
4.2.4 所有具有相反动作不允许同时执行的，应具备互锁控制，逻辑上不允许同时发生动作。
4.2.5 不同的结构动作一旦同时发生，将造成设备或人员伤害的，应具备互锁控制，逻辑上不允许同时发生。
4.2.6 不同的结构动作必须遵循固定顺序，一旦紊乱将造成设备或人员伤害的，应具备连锁控制，逻辑上不允许紊乱发生。
4.2.7 所有涉及安全的连锁、互锁控制点，应保留硬件触点连锁、互锁控制，而不应只使用软件实现。
4.2.8 出现过载、欠电压、欠电流、过压力、欠压力、过流量等情况，将导致设备或人身安全隐患的结构，应利用敏感元件进行检测，并在接近危害时进行工作保护。
4.2.9 保护系统动作时，应具备可以同步启动的声光报警装置，提示作业人员采取措施。
4.2.10 安全保护电路引发的停止和报警应通过复位操作才能恢复。
4.2.11 220VAC电源的零线必须取自电力系统火线和中性线，或隔离变压器副边，不应利用有接零保护的机床外壳做零线。
4.2.12 设备停电、停气等能源供应中断时，应不发生任何可以预测的危险动作。如设备下沉、滑行、动作紊乱等，必要时应采取保护性设计，防止危险发生。
4.2.13 恢复供电、供气等动能供应时时，设备不能产生自行起动等非操作才发生的动作。
4.3 其它
4.3.1 设备必须考虑可预见的误用、误操作造成的危险，并设计防护措施。
4.3.2 安全装置设计采用的零部件、材料必须充分考虑其可靠性和寿命不低于设备主结构的可靠性和寿命，以保证其在设备寿命周期内一直有效。
4.3.3 电气控制系统元件必须考虑防火、防爆、防潮等特殊环境的要求，并按相关国家法规进行设计和制造。
4.3.4 有焊接、切削飞溅的场所裸露电缆要求使用防飞溅、阻燃铜芯软电缆。
4.3.5所有用做临时电源的插座，必须设置漏电保护器。

⑷ 小车开关如何防止跳闸

1、先要弄明白小车开关什么情况下会引发“跳跃”——合闸触点一直接通，此时遇到永久性故障，小车开关就会出现多次跳合的现象。放条有两种：机械防跳（小车开关内部）；电气防跳（在控制回路中加装防跳继电器），现在很多综保都集成到保护内部了。
2、电气防跳原理：防跳继电器有一个是电流启动线圈，一个是电压自保持线圈。动合触点并与合闸回路，动断触点串入合闸回路。当合于短路故障上，防跳继电器的电流线圈启动，动合触点闭合，动断触点打开，电压线圈动作，形成自保持。
3、常用防跳回路有串联式防跳回路、并联式防跳回路、弹簧储能式防跳回路、跳闸线圈辅助接点式防跳回路等。国产断路器多采用串联式防跳回路
，防跳回路的典型接线，断路器多采用并联式防跳回路。
4、其中串联式防跳回路最合理,
应用也最广泛,
它除具有防跳功能外,
还具有防止保护出口接点断弧而烧毁的优点,
这也是应用微机保护装置不可缺少的技术条件。其他防跳回路只具有防止断路器跳跃的功能,
跳闸线圈辅助接点式防跳回路在执行防跳功能时,
跳闸线圈长期带电有可能烧毁。

⑸ 防止高空坠落的措施有哪些

一、管理措施

1、加强科学管理，明确岗位责任，熟悉作业方法，掌握技术知识，执行操作规程，正确使用防护用具，加强日常检查。

2、采取周密防护措施。除在危险部位设置护栏，立网、满铺架板、盖好洞口外，还应在操作人员下方设平网和检查作业人员是否正确使用防护用具。

二、技术措施

1、用好安全“三宝”。

首先是安全帽。进入作业场所，必须戴好符合安全标准的安全帽，并系好帽带，防止人员坠落时帽子脱落，失去保护作用。然后是安全带。凡在2m以上悬空作用人员，必须配带合格的安全带。

最后是安全网。凡无外架防护作业点，必须在离地4m高处搭设固定的安全平网，高层施工还应隔四层再安一道固定的安全平网，并同时设一层随墙体逐层上升的安全平网。

2、做好“四口"防护。“四口”指楼梯口、电梯口、预留洞口和出入口(也称通道口)。

3、做好“五临边”的防护。“五临边”必须设置1．2m高的双层围栏(每层60cm)或搭设安全立网

(5)防小车跌落装置设计扩展阅读：

高处坠落预防措施：

1、加强安全自我保护意识教育，强化管理安全防护用品的使用。

2、重点部位项目，严格执行安全管理专业人员旁站监督制度。

3、随施工进度，及时完善各项安全防护设施，各类竖井安全门栏必须设制警示牌。

4、各类脚手架及垂直运输设备搭设、安装完毕后，未经验收禁止使用。

5、安全专业人员，加强安全防护设施巡查，发现隐患及时落实解决。

⑹ 塔机有哪些安全装置

1.液压系统中各溢流阀：可抑制回路中的异常高压，以防止液压油泵及马达的损坏，并防止处于过载状态。
2.吊臂变幅安全装置：当不测事故发生，吊臂变幅油缸回路中的高压软管或油管爆裂或切断时，液压回路中的平衡阀就起作用，锁闭来自油缸下腔的工作油，使吊臂不致下跌，从而确保作业的安全性。
3.吊臂伸缩安全装置：当不测事故发生，吊臂伸缩油缸回路中的高压软管或油管爆裂或切断时，液压回路中的平衡阀就起作用，锁闭来自油缸下腔的工作油，使吊会自己缩回，从而确保作业的安全性。
4.高度限位装置：吊钩起升到规定的高度后，碰触限位重锤，打开行程开关，"过绕"指标灯即亮，同时切断吊钩起升、吊臂伸出、吊臂伏到等动作的操作而确保安全 。这时只要操纵吊钩下降，吊臂缩回或吊臂仰起(即向安全方操作)等手柄时，使限位重锤解除约束，操作即恢复正常。在特殊的场合，如仍需要作微量的过绕操作，可按下仪表盒上的释放按钮，此时限位的作用便解除，但此时的操作必须十分谨慎小心，以防发生事故。
5.支腿锁定装置：当不测事故发生，通往支腿垂直油缸的高压软管或油管破裂或切割时，液压系统中的双向液压锁能封锁支腿封锁油缸两腔的压力油，使支腿不缩或甩出，从而确保起重作业的安全性。
6.起重量指示器：起重量指示器设置在基本臂的合侧方(即操纵室的右侧面)，操作者坐在操纵室内便能清楚地观察到，能准确地指示出吊臂的仰角及对应工况下起重机允许的额定起重量。
7.起重特性表：设置在操纵室内前侧下墙板上，该表列出了各种臂长和各种工作幅度下的额定起重量和起重高度，以便操作时查阅。起重作业时，切不可超过表中规定的数值。

--------------来源塔吊人才网

⑺ 关于小车避碍（轨迹跟踪）系统设计---毕业论文

一般网站里面买的是不全的，直接交肯定不会通过

⑻ 塔机有哪些安全保护装置作用及原理

力矩限制器 限制起重臂相应幅度起重量
重量限制器 限制最大起重内量
高度限制器 限制最大起升高度
变幅限容制器 限制起重臂最大和最小幅度
回转限制器 防止塔机相同一个方向转动扭断电缆线
防脱绳装置 防止钢丝绳脱离工作位置
小车防断绳装置 防止变幅绳断裂小车自由滑动
小车防断轴装置 防止小车走轮断轴后坠落
各部位制动器 即是工作装置 亦是 安全装置

⑼ 升降起重机安全保护装置有哪些

起重机安全防护装置及功能

1.超载限制器
它是起重机防止超载的安全保护装置，也称起重量限制器。其安全功能是当起重机的吊载超过额定值时，使起升动作停止，从而避免超载发生事故。超载限制器广泛用于桥式类型起重机和升降机上。有些臂架类型起重机（例如塔式起重机、门座起重机）将超载限制器与力矩限制器配合使用。超载限制器有机械式、电子式多种类型。
（1）机械式：通过杠杆、弹簧、凸轮等的作用带动撞杆，当超载时，撞杆与控制起升动作的开关相作用，切断起升机构的动力源，控制起升机构中止运行。
（2）电子式：由传感器、运算放大器、控制执行器和载荷指示计等部分组成，将显示、控制和报警等安全功能集于一身。当起重机吊载时，承载构件上的传感器产生变形，把载荷重量转化为电信号，经过运算放大，指示出载荷的数值。当载荷超过额定载荷时，切断起升机构的动力源，使起升机构的起升动作不能实现。
2.力矩限制器
力矩限制器是臂架式起重机的综合性安全保护装置。
我们知道，臂架式起重机是以起重力矩来表征载荷状态的。起重力矩值是由起重量、幅度的乘积决定，幅度值是由起重机臂架的臂长和倾角余弦的乘积决定，这样，起重机是否超载，实际上受到了起重量、臂长和臂架倾角等限制，同时还要考虑作业工况等多个参数也有制约作用，控制起来比较复杂。
目前广泛采用的微机控制的力矩限制器可以综合多种情况，较好地解决了这个问题。力矩限制器由载荷检测器、臂长检测器、角度检测器、工况选择器和微型计算机构成。当起重机进入工作状态时，将实际工作状态各参数的检测信号输入计算机，经过运算、放大、处理后，与事先存入的额定起重力矩值比较，并同时在显示器上把相应的实际数值显示出来。当实际值达到额定值的90%时，它会发出预警信号，当实际值超过额定载荷时则会发出警报信号，同时起重机停止向危险的方向（起升、伸臂、降臂、回转）继续动作。
3.缓冲器
它是配置在轨道运行式起重机金属结构端部的一种安全装置，具有吸收运行机构碰撞动能、减缓冲击的安全功能。缓冲器安全检查的主要指标是安装是否牢固可靠、元件是否完好和吸收动能的能力大小。
缓冲器的工作原理是，如果单台起重机的大车（或小车）意外冲向轨道行程终点时，缓冲器可以与处于同一水平高度的轨道端部止挡（另外一种安全装置）相互作用；如果在同一跨度轨道上的两台起重机相撞时，与设在两台起重机金属结构相对面的缓冲器发生作用。缓冲器通过自身变形，迅速将碰撞动能转化为弹性势能吸收，从而减轻碰撞力的冲击作用，避免对起重机造成破坏。常见的有橡胶缓冲器、弹簧缓冲器及液压缓冲器。
（1）橡胶缓冲器：利用碰撞时橡胶的弹性变形实现缓冲。由于吸收能量少，一般用在运动速度较低的起重机。
（2）弹簧缓冲器：可将大部分撞击动能迅速转化为弹簧的压缩势能，适于中等运动速度的起重机，应用最广泛。优点是结构简单，对起重机仍有较大的冲击作用。不过，现在通过技术手段改造，其性能已有较大改进。
（3）液压缓冲器：通过油缸活塞挤压油液作功来消耗受到撞击时的动能，适于运动速度更大的起重机。优点是可吸收更大的冲击动能，无反弹作用；缺点是构造复杂，受环境温度对油液性能的影响较大，缓冲器的功能也会随之受到影响。
4.防风防滑安全装置
这是防止露天工作的起重机在大风作用下沿轨道发生滑行的安全装置，室外工作的轨道式起重机均应安装。其安全功能是，当起重机遭遇非工作状态下的最大风力时，起重机不被吹动，防止起重机在轨道端头倾覆。常见防风装置有夹轨器、锚定装置和铁鞋。
（1）夹轨器：它广泛应用于各类露天轨道起重机，其工作原理是利用夹钳夹紧轨道头部的两个侧面，通过结合面的夹紧摩擦力将起重机固定在轨道上，使起重机不能滑移。夹轨器的设计要求是，夹轨器的夹紧力须大于起重机的滑行力，以保证在当地最大风力作用下，起重机保持不动；夹轨钳的闭合应靠装置构件自身重量或弹簧的作用，而不应只靠动力驱动装置的驱动作用，以防止在动力供应中断时，夹轨器不起作用；动力驱动的夹轨动作应滞后于运行机构制动器的动作，以消除起重机制动时可能产生的剧烈颤动。
（2）锚定装置：它借助插销或插板装置、链条或顶杆将起重机与轨道基础相连成一体，用于非工作状态特大风暴时起重机的固定。由于锚定装置只能设在轨道的某个特定位置，起重机要运行到该位置才能锚定，它不适于紧急情况下的即时防风。
（3）铁鞋：它是一种楔形装置，使用时将楔形舌尖插入车轮踏面和轨道顶面之间，铁鞋的斜坡构成对车轮滑动的阻力。
5.极限位置限制器
也称行程限制器，其安全功能是保证工作机构在运动中，当接近极限位置时，自动切断前进的动力源并停止运动，防止行程越位。
极限位置限制器由相互作用的两部分构成，一个是触头（撞块或安全尺），安装在工作机构的运动部分上；一个是行程限位开关，是控制工作机构的运动方向或行程距离的主令电器，固定在极限位置的轨道或起重机的金属结构上，并串在工作机构的控制线路中。当某方向的运动接近极限位置时，触头触碰行程限位开关，切断该运动方向的控制电路，停止该方向的运行，同时接通反方向运动电路，使运行机构只能向安全方向运行。起重机的极限位置限制器有：
（1）上升极限位置限制器：所有类型起重机的起升机构和变幅机构至少应装一套上升极限位置限制器。吊运液体金属和其他危险品起重机的起升机构必须装两套，两套限制器开关动作应有先后，并应尽量采用不同结构型式和控制不同的断路装置。
（2）下降极限位置限制器：其安全功能应保证吊具下降到下极限位置时，自动切断下降的动力源，以保证钢丝绳在卷筒上的缠绕不少于设计所规定的安全圈数。塔式或门座起重机的变幅机构、港口门座起重机的起升机构及其他有下限要求的机构应设置下降限位开关。其他起重机的起升机构是否安装下降极限位置限制器不作为强制性的要求。
（3）运行极限位置限制器：轨道起重机的大车（或小车）运行机构在轨道端头附近都必须设置行程限位开关，一般由限位开关和触发开关的安全尺配套使用。
6.联锁保护
也称为联锁开关或舱门开关，其安全功能是将联锁开关的状态与起重机的某工作机构的运动联系起来，在开关开启状态，对应的被其制约的工作机构不能启动，只有在开关关闭状态，被联锁的工作机构运动才能执行；当机构运动过程中，如果对应的舱门开关被打开，就给出停机指令。联锁保护可防止起重机的某机构在特定条件下运转伤人。需要联锁保护的部位与制约的工作机构如下：
（1）从建筑物登上起重机司机室的门与大车运行机构之间；
（2）由司机室登上桥架主梁的舱口门或通道栏杆门与小车运行机构之间；
（3）司机室设在运动部分时，进入司机室的通道口的门与小车运行机构之间；
这样，可以防止当有人正从建筑物跨入、跨出起重机的瞬间，或在起重机主梁上有人正做设备检修时，由于司机不知晓而操作起重机，使机构运转伤人。
7.零位保护
桥架式起重机的起升、大车运行和小车运行等三个工作机构是由三个操作装置分别控制的，必须设零位保护。其保护作用是只要有一个机构的控制器不在零位，所有机构都不能启动；只有在先将各机构控制器置于零位的情况下，工作机构的电动机才有可能启动，零位保护是用来防止在起重机开始运转时或失电后又恢复供电时，司机在没有思想准备情况下启动总开关，某个或几个机构突然运转造成的意外伤害。
8.紧急开关
所有起重机必须装有在紧急情况下可迅速断开总电源的紧急开关或装置，并设置在司机操作方便的地方。
联锁保护、行程限位、零位保护、紧急开关等，常常联合在起重机的控制电路中发挥作用，只要有一个装置处于非正常状态，起重机就不能启动或停止向发生危险的方向运行。
9.偏斜调整和显示装置
大跨度的门式起重机和装卸桥，当两端支腿因前进速度不同步而发生偏斜时，该装置能将偏斜情况指示出来，并使偏斜得到调整。
10.幅度指示器
安装在具有变幅机构的起重机上，能正确指示吊具所在的幅度。
11.水平仪
安装在流动式起重机上，可以检查已打支腿起重机的倾斜度，显示起重机机身的水平状态。
12.防止吊臂后倾装置
安装在挠性变幅机构的臂架起重机上，当变幅机构的变幅行程开关失灵时，能阻止吊臂向后倾。
13.极限力矩限制装置
用于当臂架起重机的臂架旋转阻力矩大于设计规定的力矩时，该装置内的摩擦元件发生滑动，切断动力输入，使旋转运动停止，从而起到保护作用。
14.风级风速报警器
安装在露天工作的起重机上。当风力大于6级时能发出报警信号，并能显示瞬时风速风级。在沿海工作的起重机可定为当风力大于7级时发出报警信号。
15.支腿回缩锁定装置
安装在工作时需要打支腿的流动式起重机上，其安全功能是双向锁定支腿，保证起重机在打支腿进行起重作业时，不发生“软腿”回缩现象；当起重机结束起重作业，支腿收回时能可靠地锁定支腿，防止起重机在行驶状态下支腿自行伸出。
16.回转定位装置
用于流动式起重机在道路上行驶时，保证使回转盘上的起重结构保持在固定位置，防止行驶时发生摆动。
17.防倾翻安全钩
安装在主梁一侧落钩的单主梁起重机上，防止小车倾翻。
18.检修吊笼
用于高空中导电滑线的检修。其可靠性不应低于司机室。
19.扫轨板、支承架和轨道端部止挡
扫轨和支承架用来扫除起重机行进方向轨道上的障碍物；轨道端部止挡设置在铺设轨道的尽头端部，与起重机（或运行小车）运动结构上的缓冲器配合作用，防止起重机（或运行小车）脱轨。
20.导电滑线防护板
用于防止人员意外接触带电滑线引发触电事故而设的防护挡板。使用滑线的起重机，对易发生触电的部位都应设该装置：
（1）桥式起重机司机室位于大车滑线端时，通向起重机的梯子和走台与滑线间应设置防护板。
（2）桥式起重机大车沿线端的端梁下，应设置防护板，以防止吊具的钢丝绳与滑线的意外接触。
（3）同跨桥式起重机作多层布置时，下层起重机的滑线应沿全长设置防护板。
21.防护罩
起重机上外露的活动零部件，如开式齿轮、联轴器、传动轴、链轮、链条、传动带、皮带轮等，均应装设防护罩。露天工作的起重机，其电气设备应装设防雨罩。
22.倒退报警装置
流动式起重机向倒退方向运行时，可发出清晰的报警音响信号和明灭相间的灯光信号，提示机后人员迅速避开。

⑽ 避障小车设计，为什么无线模块接收程序，只能接收一次，再发射其它值接收不了，不执行，用的NRF24L01无线

智能机器人作为一个高新科技的综合体，直接反应了一个国家信息技术的发展水平，受到了社会各界的高度重视。智能机器人涉及了信息技术的几乎所用内容，可以让学生接触并看到信息技术的全景，并且智能机器人是信息技术的开放平台，学生可以充分发挥想象力去开发各种智能装置，从而培养学生对信息技术的开发能力，在开发过程中，培养各种能力，激发学生的兴趣。

本文设计的以智能小车为载体的基于TMS320LF2407A教育机器人硬件平台，包括电源模块和电机驱动模块电路设计，并集成了红外和光敏传感器和无线数据传输模块，通过软件设计可实现寻迹、避障及寻迹避障相结合的功能，达到了理论课程学习与动手实践相结合的目的，巩固了知识并进一步提高了学习者的兴趣。

1 设计思想与总体方案

1.1 教育机器人的设计思想

本教育机器人以TMS320LF2407A微控制器为核心，由红外传感器和光电传感器等各种传感器采集的外部环境信息作为输入信号，通过DSP进行运算处理，利用PWM技术实时输出调整小车的速度和方向，实现小车寻迹、避障、寻迹加避障等自动控制的功能，另外在小车于寻迹过

程中遇到障碍物，当寻迹加避障算法在寻迹的同时不能完成避障功能时，可由PC机与其相连的无线通信收发模块和DSP相连的另一无线收发模块实现无线短距离通信，控制小车脱离障碍区并进行正常寻迹。

1.2 总体设计方案和框图

机器人小车系统整体框图如图1所示，主要有TMS320LF2407A最小系统部分、电源模块、电机驱动模块、传感器模块、无线通信模块构成，实现由车载的各种传感器将信息不断地传递给车载微控制器，并将编程设计算法下载至微控制器实现实时调整小车的运动状态，完成一定的功能要求。

机器人

2 系统硬件模块设计

2.1 TMS320LF2407A最小系统设计

TMS320LF2407A是2000系列中目前应用最为广泛的产品，它在片上不仅具有一个适于进行数字信号处理的高效处理器，而且还集成了存储器和适应控制领域应用的丰富片上外设，从而构成了一个基本的片上计算机系统。除了具有改进的哈佛结构、多总线结构和流水线结构等优点外，它还采用高性能静态 CMOS技术，电压降为3.3V，减少了功耗，指令执行速度提高到40MIPS，几乎所有指令都可以在2 5ns的单周期内完成。TMS320LF2407A的基本结构包括中央处理器单元（CPU）、存储器、片内外设与专用硬件电路三个组成部分。本系统硬件平台充分利用TMS320LF2407A控制器的特点采用模块化设计，分为基本电路和扩展控制电路部分。基本电路包括电源电路、复位电路、时钟电路、A/D 输入通道和JTAG仿真电路等。扩展电路包括存储器及译码电路、串行通信SCI与RS-232接口电路、CAN接口电路、SPI功能模块等。系统硬件原理框图如图2所示。

电路图

此部分采用光电传感器对路面信息进行识别。采用RPR220型光电对管，RPR220是一种一体化反射型光电探测器，其发射器是一个砷化镓红外发光二极管，接收管是一个高灵敏度的硅平面光电三极管，用3个该红外对管构成“一”字形排列在小车车头的底部，路径轨迹由黑线指示，根据落在黑线区域的光电三极管接收到的反射光线强度与白色区域的不同，由检测到的黑线光电管的位置来判断小车的位置方向看其是否偏离黑线，当红外对管的发射二极管发出红外线，经反射物 （白线）反射到接收管，是接收管集电极与发射极之间的电阻变小，输入端电位变低，经比较器比较后输出低电平，当红外线照射到黑线上时，反射到接收管上的光亮减小，接收管的集电极与发射极间电阻增大使得输出高电平，将输出端信号送至2407A进行分析处理，反射式光电传感器原理如图3所示。3个传感器中如果位于中间的传感器（中传感器）检测到黑线，从传感器将发出“有线”信号，后轮两电机继续接通运转，结果驱动车体前进。如果除中传感器之外，左、右传感器中的任一个未检测到黑线，则该传感器输出“无线”信号，这时脱离引导线的传感器对侧的驱动电机停止运行，同侧电机继续运行，以此达到校正行进方向的目的。

电路

2.3 红外避障模块设计

在小车行进过程中遇到障碍物，无法正常通过时，采用红外线检测器检测障碍物，并设计算法控制小车绕开障碍物继续寻迹前进。在小车前端两侧分别安装1个红外发射二极管（如东芝TLN110）进行红外信号的发射，红外线光源发出的信号调制到38kHz，使用2407A的PWM输出产生精确的信号。红外接收器由安装在车头中央的专用红外接收模块（如CRVPl738）对红外信号进行接收。小车前进路线中障碍物的判断原则：a.左边红外发射二极管发射信号，检测中央接收端，判断是否接收到信号；b.右边红外发射二极管发射信号，检测中央接收端，判断是否接收到信号；c.若左边发射时，有信号接收则小车左边有障碍物；若右边发射时，有信号接收则小车右边有障碍物；若左边和右边发射时，都有信号接收则小车正前方有障碍物。

在小车前进过程中有三种避障算法：沿左边行走，沿右边行走，左右相结合行走。本设计要实现在多种环境下都能避障，所以选择左右结合行走的算法。在小车左、右侧两侧等比例安装若干红外测距传感器（GP2D12），用于防止小车在避障过程中与障碍物发生碰撞，由于GP2-D12输出为0.4~2.4V的模拟信号，对应80~10cm距离，输出与距离成反比关系，且为非线性，可直接利用2407A集成的A/D转换功能，进行A/D转换得到相应参数，根据参数由 DSP进行相应处理，进行避障前进。在避障过程中，采用接近式控制策略，维持障碍物和传感器之间的距离为一固定常数，当两者距离偏小时，机器人向远离障碍物的方向旋转；当两者距离偏大时，向靠近障碍物的方向旋转。小车沿障碍物行进过程中，在车头底部光电传感器检测到黑线时，小车开始调整行进姿势，远离障碍物，继续寻迹。另外在小车无法成功绕过障碍物继续寻迹时，可以通过无线通信模块控制小车绕过障碍物使其继续寻迹。

2.4 无线通信模块设计

在机器人无法成功避障的情况下，可通过DSP与上位机（PC机）之间的通信协作来完成避障任务。DSP与PC机之间的通信方式分为有线和无线两种，多数采用串行通信。在本设计中采用无线通信方式，可以克服有线通信造成的操作不便。PTR2000是基于nRF401器件的无线数据传输模块，具有低频发射、灵敏度高的特点，使其在嵌入式短程无线产品中得到广泛的应用。要实现DSP与PC机之间的无线通信，需在DSP与小车车体分别安装一个 PTR2000器件，其系统硬件结构框图如图4所示。通过2407A的RXD和TXD引脚与PTR2000的DO和DI引脚直接相连，2407A的控制引脚与PTR2000模式控制引脚相连完成PTR2000于DSP之间的连接，通过采用MAX232器件在PTR2000和计算机串口进行RS-232和 TTL电平之间的转换后，完成PTR2000和PC机串口的连接。在DSP和PC机端软件配合设置PTR2000的状态（发射或接收），选择固定的通信频道，并让PTR2000一直处于正常工作状态，再通过设计软件系统实现无线通信的功能。

结构框图

电源模块可由16V交流电压充电器通过电源充电电路为6节车载镍镉电池（约7.2V）充电，为各模块提供工作电压。电源电路模块如图5所示。由于各模块所需工作电压不同，可先通过使用78（L）05稳压器得到5V直流电压，2407A所需3.3V电源由带集成延时复位功能的低压差稳压器TPS733Q实现，同时具有复位功能。如图5所示。

电源电路模块

2.6 电机驱动模块设计

本轮式机器人平台采用左、右直流电机驱动的方式，中间有一起支撑作用的万向轮。电机驱动模块可以实现两电机在任何方向旋转从而达到小车前进、倒退和转向的目的。电机发生转向与否是由提供给电机驱动电路的高、低电压信号次序决定的，它们来自前端的数字逻辑门定序电路。数字逻辑定序电路的输入信号由 2407A 产生的方向信号和PWM信号实现机器人的方向和速度的控制分为方向端和使能端，该电路同时可以避免产生电源短路对电子器件造成的损害。此小车电机驱动电路是H桥驱动电路，该电路通过控制电机电流流向达到控制转向的目的。当Q1和04导通时，电机电流从左流向右，电机正转；当Q2和Q3导通时，电机电流从右流向左，电机反转。如图7所示。

电机驱动电路

3 系统整体实现

以TMS320LF2407A为核心的教育机器人硬件系统整体功能可在软件开发工具CCS和硬件开发工具XDS的支持下采用C语言和汇编语言混合编程进行程序仿真调试，再通过JTAG接口下载到DSP内实现，给DSP学习者带来了极大的方便。同时，得益于2407A外部资源的丰富性，系统中未使用部分有利于学习者做进一步的功能开发和应用。

4 结语

该整体硬件系统结构简单，具有很好的扩展性，而且通过软件编程控制机器人完成一定的功能，很好地锻炼了学生的逻辑思维能力和编程能力，有助于培养学生的实践能.