实训项目3 舵机的调试与控制.docx

实训项目三 舵机的调试与控制一、 实验目的1. 学习舵机控制原理2. 学习R/C舵机控制原理3. 学习CSD55XX舵机控制原理4. 学习舵机调试系统RobotServoTerminal的使用5. 熟悉NorthStar的编译环境6. 学习使用NorthStar编程控制CSD55XX舵机的运动二、 实验要求（一）CSD55XX舵机的调试1. 通过舵机调试系统对单个舵机及多个串联舵机的ID进行设置。2. 检验电机模式工作是否正常。3. 检验舵机模式工作是否正常。4. 将舵机转轴调整到中位。5. 了解舵机的其他信息。（二）CSD55XX舵机的控制1. 使用6个舵机，编号16。2. 控制1号舵机快速正转3秒，然后慢速反转3秒后停止。3. 同时控制1号2号舵机快速正转和3号4号舵机快速反转5秒，停止1秒后，1号2号舵机慢速反转和3号4号舵机慢速正转5秒，如此反复进行。4. 同时控制14号舵机快速正转5秒，然后5号和6号舵机分别正向和反向转动90度，3秒钟后回复中位，14号舵机再慢速反转10秒，停止。三、 实验设备1. CSD55XX舵机，6个2. 多功能调试器，1个3. MultiFLEX 2-AVR控制器，1块4. 电源线、USB数据线，1套5. 舵机线，6根四、 实验原理（一）CSD55XX舵机1. 引脚定义proMOTIOCDS 系列机器人舵机电气接口如下图，两组引脚定义一致的接线端子可将舵机逐个串联起来。2. 舵机通讯方式CDS55xx采用异步串行总线通讯方式，理论多至254个机器人舵机可以通过总线组成链型，通过UART异步串行接口统一控制。每个舵机可以设定不同的节点地址，多个舵机可以统一运动也可以单个独立控制。CDS55xx的通讯指令集开放，通过异步串行接口与用户的上位机(控制器或PC机)通讯，您可对其进行参数设置、功能控制。通过异步串行接口发送指令，CDS55xx可以设置为电机控制模式或位置控制模式。在电机控制模式下，CDS55xx可以作为直流减速电机使用，速度可调；在位置控制模式下，CDS55xx拥有0-300的转动范围，在此范围内具备精确位置控制性能，速度可调。只要符合协议的半双工UART异步串行接口都可以和CDS55xx进行通讯，对CDS55xx进行各种控制。主要有以下两种形式：方式1：通过调试器控制CDS55xxPC 机会将调试器识别为串口设备，上位机软件通过串口发出符合协议格式的数据包，经调试器转发给CDS55xx。CDS55xx 会执行数据包的指令，并且返回应答数据包。RobotServoTerminal 是博创推荐调试软件，也可根据提供的协议设计专用的PC端软件。方式2：通过专用控制器控制CDS55xx方式1可以快捷地调试CDS系列机器人舵机、修改各种性能与功能参数。但是，这种方式离不开PC机，不能搭建独立的机器人构型。可以设计专用的控制器，通过控制器的UART端口控制舵机。3. UART接口原理图CDS系列机器人舵机用程序代码对UART异步串行接口进行时序控制，实现半双工异步串行总线通讯，通讯速度可高达1Mbps，且接口简单、协议精简。在您自行设计的控制器中，用于和CDS55xx 通讯的UART 接口必须如下图所示进行处理。（二）多功能调试器UP-Debugger 多功能调试器集成了USB-232，半双工异步串行总线、AVRISP 三种功能，体积小巧、功能集成度高，是一种可靠且方便的调试设备。1. 特性通过功能选择按钮可以让调试器的工作模式在RS232、AVRISP、数字舵机调试器之间相互切换。可以对AVR控制器进行串口通讯调试和程序下载，可以对proMotioCDS5500数字舵机进行调试和控制。具体功能及接口定义如图1.1、1.2所示：图1.1 多功能调试器接口定义2. 结构尺寸电路板背面用有机玻璃垫起作为保护，元器件面由于有接插件，没有做遮挡，在使用时请注意不要短路。模块尺寸示意图如下所示：3. 安装驱动驱动程序安装步骤如下：(1)从光盘中找到驱动文件夹。(2)将调试器接入电脑的USB 接口。如果这台电脑没有用过这款调试器，会弹出安装驱动的要求。通过指定路径，安装驱动。过程如下：选择“否、暂时不”点“下一步”，选择“从列表或指定位置安装（高级）”点“下一步”，点浏览找到上一步的驱动程序文件夹，点“确定”开始安装驱动。(3)驱动安装成功后会在设备管理器中出现这个调试器的端口号。设备管理器的路径是：“我的电脑”点右键，选择“管理”选择“设备管理器”选择“端口COM 和LPT”，即可看到端口号“USB Serial Port (COM1)”。4. 线序定义 5. 多功能调试器的三种工作模式（1）RS232 模式按FunctioSelect（功能选择）按钮，让RS232的指示灯亮起，表明调试器工作在RS232模式，其使用方式和其它的USB-232没两样。在232通讯时，图1.1所示的通讯指示灯会闪烁。（2）AVRISP 模式按FunctioSelect（功能选择）按钮，让AVRISP 的指示灯亮起，表明调试器工作在AVRISP模式。在下载时，指示灯为红色，下载完成或者等待时指示灯为绿色。（3）Robot Servo（机器人舵机）模式按FunctioSelect（功能选择）按钮，让Servo的指示灯亮起，表明调试器工作在Robot Servo模式。将机器人舵机接到调试器的“机器人舵机接口”，如果舵机还没有供电，可以通过舵机电源接口对其进行供电。需要注意的是，舵机的工作电压是6.5-9V，请不要超过这个电压范围。（三）RobotServoTerminal舵机调试系统RobotServoTerminal 软件是北京博创兴盛机器人技术有限公司针对CDS55XX 系列机器人舵机开发的调试软件，主要用于该系列机器人舵机的功能调试、参数设置以及性能展示。1. RobotServoTerminal 介绍RobotServoTerminal 具备以下功能：总线上的舵机ID搜索；设置参数，如ID、波特率、加速度以及位置限制等参数；查看舵机状态，如舵机当前温度，位置，载荷、电压等；速度、位置、负载等关键参数动态曲线观测；舵机固件升级；舵机性能展示。2. 软件主界面及功能主界面主要分为5个区域：l Part 1：串口操作，主要用于串口的打开和关闭。Com：串口号输入框；Baud：串行通信波特率选择列表；Open：打开串口按钮；所有对舵机的操作必须在串口打开的情况下才有效；打开后该区域绿色的灯会变成红色；l Part 2：舵机节点搜索，主要用于搜索当前连接到PC 机的舵机设备。Single Node：单节点模式；如果选择了该选项，搜索舵机时采用广播指令搜索，搜索速度较快；如果连接了多个舵机，选择该模式可能会搜索不到舵机；Single Baud：单波特率搜索模式，以Baud 下拉框当前选中的波特率进行搜索；All Baud：全波特率模式，逐一使用Baud 下拉框中的波特率进行搜索；列表框：列表显示搜索到的舵机ID 和波特率，列表框顶部的提示信息会提示搜索到舵机的总个数。Search：开始搜索按钮；点击后即以前面设定的模式进行搜索，同时主窗口右侧会出现列表框，显示当前搜索信息；点击后该按钮变成了“Stop”，再次点击即可停止查询；Clear：清空列表框中内容；l Part 3：操作页面切换按钮，主要用于不同操作页面之间的切换。l Part 4：舵机常用操作页面。详细内容见后面介绍。l Part 5：系统按钮，用于软件的最小化和退出。2.1.1 主界面（当前操作页面为Operate）五、 实训内容（一）舵机的调试1. 单个电机的调试1）将一个舵机通过舵机线与多功能调试器相连。2）将电源线与多功能调试器相连。3）将USB数据连接线与多功能调试器相连。4）按多功能调试器上的Function Select（功能选择）按钮，让Servo的指示灯亮起，使调试器工作在Robot Servo模式。5）运行RobotServoTerminal程序。6）测试电机模式功能及舵机模式功能是否正常。7）设置舵机ID，设置舵机在“中位”。2. 多个电机的调试1）将多个电机串联，将最末端的舵机通过舵机线与多功能调试器相连。其他步骤同上。（二）舵机的控制任务1. 流程图任务1. 编程截屏任务2. 流程图任务2. 编程截屏任务3. 流程图任务3. 编程截屏六、 实验结果运行机器人舵机调试系统软件，在桌面上点击“我的电脑”，单击鼠标右键，在弹出的框中选择管理选项，打开计算机管理，在其中选择设备管理，点击端口，查看USB端口号并记住该端口，回到软件主界面，在Com一栏中写入刚刚查看的端口号。点击Open按钮，让指示灯亮起，然后点击Search按钮，查找舵机。找到好可以改变舵机的ID，并可选择舵