智能机器鱼的设计与制作(毕业设计）.doc

PAGE PAGE I 智能机器鱼的设计与制作 Design and fabrication of intelligence machine fish 姓 名: 刘奋勤 专 业:光机电一体化 指 导 老 师: 余 震 武汉科技大学 2007年3月 目录 TOC \o 1-3 \h \z \u 第1章 引言 1 第2章 产品综述 3 2.1 研究意义 3 2.2 设计思想 3 2.3 机器鱼的游动原理 4 2.4 机器鱼的仿生原理 5 2.5 机器鱼的控制原理 5 2.6 本章小结 5 第3章 机构原理 6 3.1 设计构思 6 3.2 系统概述 10 3.3 MC68HC908MR8 简介 11 3.4 总体框图 12 3.5 摆动机构设计 12 3.6 尾部弹性设计 13 3.7 转弯设计 13 3.8 沉浮机构设计 14 3.9 骨架及密封设计 15 4.10 本章小结 15 第4章 机器鱼控制系统设计 16 4.1 遥控器及霍尔元件模块 16 4.2 机器鱼电源模块设计 16 4.3 电机及电磁阀驱动模块 17 4.4 本章小结 19 第5章 零件加工 20 5.1 各个零件的加工方法 20 5.2 加工中的问题及解决方案 20 5.3 本章小结 22 参考文献 23 致谢 24 附录 25 -武汉科技大学光机电专业毕业设计 第1章 引言 21世纪是海洋的世纪,加上由于各种技术的全面发展带动了机器人技术的发展，对于在海洋开发和相关领域中运用机器人技术已引起了各方面的重视。并且随着海洋开发的进展，一般的潜水技术已无法适应现代高深度综合考察和研究、完成各种作业的需要。但在现实中都是利用螺旋桨来推动船前进，而是否能利用鱼类的游动原理来做出比具有螺旋桨更快和更低噪声的水下推行器，突破当今专一的运输方式和水下推进方式，已成为一个热门研究课题。当今，已有一些研究机构模拟鱼类游动原理和其生理构造研究制造鱼形机器人，它也叫人工机器鱼（robofish）。本文拟利用单片机AT89S8252来制作完成模拟鱼基本动作的鱼形机器人。 研制机器鱼具有广泛的现实意义，机器鱼可以更逼真的模拟鱼的游动原理，使水下的机器人运动更符合流体力学原理，具有更好的加速和转向能力，利用机器鱼可以探测海洋，寻找和检测海域中受污染的地方，也可以用来勘探地形；可以通过研制机器鱼这个实验平台来研究鱼的运动原理和鱼类运动所依附的流体力学原理；而且机器鱼以泳动方式运动，解决了螺旋桨的噪声问题；构造要比一般的水下推进器简单，制作和使用成本都较低；能源利用率高，作业时间长；当给相同的电能时，机器鱼能够比自制的潜艇游的更远；无需生命维持保障设备，可以小型化；且对人没有任何危险.等。另外在娱乐方面具有良好的发展前景, 例如水族馆等。机器鱼的应用领域有：鱼类展览；相关的机器人竞赛（robofishcup）；配合其它器件，可用于勘探和救生；相关科研领域等。 先进制造技术是一门综合性课程，它涵盖了机械设计、金属切削原理与刀具、机械制造工艺学、计算机辅助设计与制造、计算机图形学、三维几何建模技术和机电产品参数化实体造型等课程的相关内容。先进制造技术综合实验以实际工程产品为原型，有针对的锻炼学生运用所学的相关课程的基本知识，分析问题，解决问题，提高学生的开发创新能力。 本实验由产品造型与设计实验、数控加工编程实验以及综合性实验组成。此设计的是机器鱼的尾部摆动机构。日常生活所见的鱼大都主要靠尾鳍的摆动来实现自由游动的，所以本设计所设计的鱼也因袭了鱼的这一生理特点，通过控制鱼尾部的摆动来实现鱼的前进、转向等。鱼尾部的左右摆动幅度要均衡，以前设计的鱼尾部机构采用摆动连杆机构，因为其存在急回特性，所以鱼在游动过程中因为摆速不平衡，常自己自动转弯。为了避开这一特性，本设计最初选择了采用凸轮机构，它可以有效地达到所需目的，只需设计凸轮上凹槽的形状即可，但要加工这个凸轮需要三维的机器来实现，而现有的设备不能满足要求。所以本设计最终又回归到连杆机构上来。其实只要将连杆机构的尺寸设计适当，就同样可以达到避开急回特性的目的。而且这种机构所需加工设备都是我们平时常用的设备，易于操作，且加工方便 -武汉科技大学光机电专业毕业设计 第2章 产品综述 2.1 研究意义 21世纪是海洋的世