慧鱼机器人组合创新与实践总结报告

1、献）哈东宏，二丈承燃裁陵区H,*. sb in University of Sciencs amd T scHNOLoax Ronqchens Campus机电创新实践课程实践总结报告班级：机械工程系机电15-1班姓名：李振、陈再兴、董旭、刘洋洋、刘博文实践名称：慧鱼机器人创新组合与实践实践地点：实验1号楼203实践时间：2018.10.30指导教师：王仲文哈尔滨理工大学荣成学院完成时间： 2018年 10月 31日一、实践目的及内容 31.1 实践目的 31.2 实践内容 3二、实践用设备及仪器 3三、实践结果分析 43.1 烘手机模型 43.2 红绿灯模型 53.3 温度控制器模型 73.

2、4 冲压机模型 9四、团队分工介绍 11五、个人收获与总结 11实践目的及内容1.1 实践目的1. 掌握 ROBOPRO 接线板基本组成，能够依据实际需求搭建配套硬件。熟 练使用 ROBOPRO 软件各类命令，能够依据需求完成软件编制，锻炼创新思维 与创新设计能力。2. 熟悉慧鱼机器人模型的各个模块，了解慧鱼机器人的基本结构。了解慧 鱼机器人组件的功能，掌握慧鱼机器人组件的组合方法。3. 能够利用慧鱼机器人的组件和控制模块进行机构创新组合，能够运用编 程软件对慧鱼机器人进行运动控制。1.2 实践内容1. 对照ROBO接口板介绍手册，学习接口板构成以及数字量输入I1-I8、输出M1-M4或者01

3、-08、模拟电压输入A1和A2、I/O扩展板用插槽等相关模块 的作用以及使用方法。对照软件功能介绍模块，结合接口板实际测试“输入”、“输出” 、 “开始” 、 “结束” 、 “赋值”和“延时”等 19 个软件功能模块命令特点 以及实现形式。2. 自行设计完成一个控制程序，并用软件完成编辑，下载到对应的接口板 中。3. 学习并认识“慧鱼”创意模型使用手册中已搭建的示例模型，选取 3 种手册中的示例模型并进行搭建，研究并完成的ROBOPRO 软件编程及机器人控制。进行创新设计，自我命题，并完成搭建、演示，讲解设计原理、运动原理以及规划用途等。:、实践用设备及仪器1. 实验设备及仪器“慧鱼”创意模型

4、组合包、 “慧鱼”专用电源、个人计算机、 “慧鱼”专用智能接口板和ROBOPRO 软件。2. 实验编程ROBOPRO 软件简介ROBOPRO 软件是一种图形编程软件，简单易用，实时控制。用PLC 控制器控制模型时，采用梯形图编程。编辑程序的其最大特点是使用系统提供的工具箱中的功能模块就可以建立控制程序（无须其它高级计算机语言的背景做支持），图标式的功能模块简单易懂。模型可用电脑、PLC 或单片机对其进行控制。3. 慧鱼机器人简介慧鱼机器人是以德国慧鱼创意积木所组成的仿生模拟机器人为其基本架构，透过圈形式人机介面LLWin ， 经由智慧型微电脑介面板去驱动机器人，使机器人细部动作很容易达到我们需

5、求，进而取代以往由硬体描述语言所驱动架构，不但操作简易，更可使我们了解机械运作的原理。通过慧鱼模型的组装，程序的编制，任务的完成，阐述机械机构之间的配合关系， 各种传感器的安装和使用，以及软件程序的编制思维，实现对伺服电机和电磁线圈的控制。、实践结果分析3.1 烘手机模型按照搭建手册进行装配，是慧鱼机器人制作最基本的一种方法， 通常慧鱼的 各种组合包会附带一本搭建手册，准备好“机器人起步技术包”和元件盒，选择 要制作的目标，按照如下的步骤进行：(1)先选出第1步骤所要的构件，放入元件盒。(2)按照手册原理图所示装配完成第1步。(3)再选出第2步骤所要的构件，放入元件盒按照手册原理图所示装配完

6、成第2步。(4)按同样的方法依次类推直到完成最后一步。(5)烘手机模型搭建完成，正确接线，程序调试。烘手机模型搭建结果如图3-1所示。图3-1烘手机搭建模型烘手机编程要求为当光幕一被遮住， 风扇就打开五秒后关闭。然后等待下一 次光幕再次被遮住，重复该过程。所以编程时由聚光灯泡 M2和光电管I1组成 光幕，当有人用手遮住光幕时，风扇 M1就打开，模拟烘手，5秒钟后风扇M1 关闭。返回到光电管I1重新检测光幕是否被遮住，编程步骤如下所示。(1)首先插入一个开始模块。(2)插入马达输出模块，右击修改为“ M2、灯”，其它默认值，不作修改。(3)插入延时模块，不用修改，默认为“ 1、单位：1s”。(4

7、)插入数字判断模块I1,右击修改为“11、类型：光电管、交换1/0分 支位置”。(5)插入马达输出模块，右击修改为“逆时针转”，其它默认值，不作修改。(6)插入延时模块，右击修改为“ 5、单位：1s”。(7)插入马达输出模块，右击修改为“停止”，其它默认值，不作修改。(8)连线：依次由上至下顺序连接各模块出口和入口。光电管I1的1出口返回到光电管入口，最后一个模块 M1停止的出口也返回到光电管入口。烘手机利用ROBOPRO软件编程结果如图3-2所示。王/mi 7图3-2烘手机编写程序示意图编写程序后，调试并下载程序，运行结果如下。(1)程序下载后，拔掉USB数据线，按住接口板上Prog键(程序

8、选择/启 动键)，直到灯1亮(绿灯1,在Prog键下方)后释放，再点按一下Prog键，启 动程序。(长按Prog键选择程序，短按Prog键启动程序，灯1表示选择Flash1 中的程序，灯2表示选择Flash2中的程序)(2)程序启动后，灯 M2亮，马达M1不转，当用手遮住光幕时，马达 M1应立即转动，有风吹出。(3)运行完毕，按一下Prog键，停止运行程序。3.2 红绿灯模型利用慧鱼机器人模块将红绿灯模型拼装， 先选出第1步骤所要的构件，放入 元件盒，按照原理图图所示装配完成第1步。再选出第2步骤所要的构件，放入 元件盒，按照原理图图所示装配完成第 2步。选出第3步骤所要的构件，放入元 件盒，

9、按照原理图图所示装配完成第 3步，按照接口板接口正确接线。根据原理 图可以搭建出红绿灯模型如图3-3所示，红绿灯模型的控制板连线如图3-4所示。图3-3红绿灯搭建模型图3-4红绿灯模型接线图红绿灯编程要求为红绿灯通常情况为绿灯亮，当有行人按下按钮 I1, 3秒钟 后绿灯灭，黄灯亮，4秒钟后黄灯灭，红灯亮，红灯持续亮10秒钟，接着红灯、 黄灯同时亮3秒钟，随后红、黄灯灭，绿灯又亮。红绿灯编程步骤如下所示。(1)首先插入一个开始模块。(2)插入马达输出模块，右击修改为“ M3、灯”，其它默认值，不作修改。(3)插入数字判断模块I1,不作修改。(4)插入延时模块，右击修改为“ 3、单位：1s”。(5

10、)插入马达输出模块，右击修改为“ M3,灯，停止”，再插入一个马达 输出模块，右击修改为“ M2,灯”，其它默认值，不作修改。(6)插入延时模块，右击修改为“ 4、单位：1s”。(7)插入两个马达输出模块，分别右击修改为“ M2,灯，停止”、“M1, 灯”，其它默认值。(8)插入延时模块，右击修改为“ 10、单位：1s”。(9)插入马达输出模块，右击修改为“ M2,灯”，其它默认值。(10)插入延时模块，右击修改为“ 3、单位：1s”。(11)插入两个马达输出模块，分别右击修改为“ M1 ,灯，停止”、“M2, 灯，停止”，其它默认值。(12)连线，次顺序单击各模块出口和入口连接各模块。 触动

11、开关I1的0出 口应返回到触动开关I1入口，最后一个模块 M2停止返回到开始模块与 M3灯 之间。根据ROBOPRO软件可以编程出红绿灯模型的程序，编写的程序如图3-5所示。图3-5红绿灯编写程序示意图根据ROBOPRO软件编写的红绿灯程序，进行调试与下载，将程序下载到 接口板中，可以将红绿灯模型程序运行，运行结果如下所示。(1)程序下载后，拔掉USB数据线，按住接口板上Prog键(程序选择/启 动键)，直到灯1亮(绿灯1,在Prog键下方)后释放，再点按一下Prog键，启 动程序。(长按Prog键选择程序，短按Prog键启动程序，灯1表示选择Flash1 中的程序，灯2表示选择Flash2中

12、的程序)(2)程序启动后，M3绿灯亮，当按下I1时，3秒钟后绿灯灭，黄灯亮，4 秒钟后黄灯灭，红灯亮，红灯持续亮 10秒钟，接着红灯、黄灯同时亮 3秒钟， 随后红、黄灯灭，绿灯又亮。(3)运行完毕，按一下Prog键，停止运行程序。3.3温度控制器模型根据慧鱼机器人带有的模块拼装温度控制器模型，拼装的温度控制器模型如 图3-6所示。图3-6温度控制器搭建模型温度控制器编程要求为聚光灯泡作为加热器连输出M2，“风扇”作为“冷却单元”连输出M1, NTC电阻测量温度连输入AXo程序要求：温度高于设定 上限温度时，加热器停止，风扇工作直至温度冷却到下限值。然后风扇停止，加 热器开始工作。在编程时，用模

13、拟量判断模块不断查询 AX值，并与给定参数进 行比较。NTC电阻的值是随温度的增加而减小的，所以， AX值大于设定值时加 热器工作。AX值小于设定值时，风扇工作，编程步骤如下所示。(1)首先插入一个开始模块。(2)插入马达输出模块，设为“ M2,灯”。(3)插入模拟判断模块，设为“ AX, <, 340”。(4)插入马达输出模块，设为“ M2,灯，停止”。(5)插入马达输出模块，设为“ M1,马达，逆时针转”。(6)在右边再插入模拟判断模块，设为“ AX, >, 400”。(7)插入马达输出模块，设为“ M1 ,马达，停止”。(8)插入马达输出模块，设为“ M2,灯”。(9)按右图

14、顺次连接各模块，在 M1逆时针转和M2打开的下方返回到左 边的模拟判断模块入口， M2下方。左边的模拟判断模块的“ N”连接到右边的 模拟判断模块入口，右边的模拟判断模块的“ N”返回到左边的模拟判断模块入 口，M2下方。运用ROBOPRO软件编写的温度控制器程序如图 3-7所示。图3-7温度控制器编写程序示意图运行温度控制器模型程序，程序下载后，拔掉USB数据线，按住接口板上Prog键，直到灯1亮（绿灯1,在Prog键下方）后释放，再点按一下 Prog键， 启动程序。程序启动后，灯泡和风扇应该不断地交替运行加热和冷却过程，实现温度控制，使NTC电阻值始终保持在设定的范围内，即保持一定的温度不

15、变。 运行完毕，按一下Prog键，停止运行程序，温度控制器完成调试与运行。3.4冲压机模型按照搭建手册进行装配，搭建冲压机模型，根据慧鱼机器人搭建的冲压机模 型如图3-8所示。图3-8冲压机搭建模型冲压机编程要求为冲压机在一个工作周期中对工件冲压四次但只有在操作 者同时按下13、I4 （两手操作），而且光幕没被遮住时，机器才能工作。如果在 工作周期中光幕被遮住，机器应立即停止。冲压机工作原理主要包括，首先，打开光幕的灯，然后使机器复位(连杆在 机器上方的预定位置，并使I1为1)。查询“等待” Y模块，结果12、I3和I4 是否为1。如果是，让连杆冲压工件四次(在光幕没被遮住的情况下)，11每被

16、按下一次，“循环计数”模块就计一次数，并与给定值比较，看是否达到设定值。 一旦达到设定值，即完成了一个工件的加工。等待下次12、I3和I4同时为1,再循环加工过程。冲压过程中，光幕一旦被遮住，即停止工作周期，等待下次输 入条件满足，编程步骤如下所示。(1)首先插入一个开始模块。(2)插入马达输出模块，设为“ M2,灯”。(3)插入输入等待模块，设为“ 1, 11”。(4)插入马达输出模块，设为“ M1 ,马达，停止”。(5)点击菜单“级别”，将级别设置为“级别 3:运用变量”，在工作区左 边会出现许多命令组，点击编程模块前的+ ,展开菜单并单击“输入，输出” o 在下方会显示其所有模块，选择第

17、一个模块(数字输入模块)连续插入 3次，分 别修改为“ I2,光电管”、“13”、“I4”，其它默认值。(6)单击编程模块中的“运算器”，选择下方第六个模块(and),插入并修 改为“与，插入端数量 3”。(7)单击编程模块中的“判断，延时” ，选择下方第五个模块(Y),不 作修改。(8)单击编程模块中的“基本模块”，插入“循环计数”模块，右击修改循 环计数为4。(9)插入马达输出模块，设为“ M1,马达，逆时针转”。(10)插入输入等待模块，设为“ 0, 11”。(11)插入数字判断模块，设为“ I2,光电管，交换1/0分支位置” <(12)插入马达输出模块，设为“ M1,马达，停止”

18、。(13)在光电管的右边插入数字判断模块，设为“ I1”，其它默认值。(14)插入马达输出模块，设为“ M1,马达，停止”。使用ROBOPRO软件编程结果如图3-9所示。图3-9冲压机编写程序示意图四、团队分工介绍本次慧鱼机器人组合创新实践所有组装模型的选择以及创新主要由李振完成，各类组合模型的搭建主要由李振指导，团队全体成员共同完成的。烘手机模型的搭建过程主要由刘博文与董旭共同完成，红绿灯模型合的搭建主要由李振、陈再兴和董旭完成，温度控制器的搭建主要由陈再兴、董旭和刘洋洋完成搭建，最后的焊接机器人模型主要由李振、董旭和陈再兴搭建完成，整个实验的模型调试由李振、刘博文和董旭完成。在整个实践模型

19、搭建过程中，每个搭建模型的零部件安装以及拆卸主要由董旭、刘博文和刘洋洋完成。慧鱼机器人实践的编程软件ROBOPRO 软件由李振在实验前自主学习，本次慧鱼机器人组合创新实践编程由李振完成，编程过程以及编程思路、程序的调试和模型的运行由李振完成。实验总结报告主要由李振完成，大家分工作业，李振完成汇总以及排版、审核和校对等工作。五、个人收获与总结1. 李振收获与总结机械创新设计实践是机械类专业学生的实践环节，对于提高我们的创新设计和创新实践能力非常重要。机械创新实践旨在培养我们学生的综合机械方面的相关基础知识，可以促使我们将理论知识充分应用到实践中，充分发挥我们的创造力，提高我们的创新能力。通过本次

20、的慧鱼机器人组合创新实践，我从中收获颇多。从慧鱼机器人模型的组装，到程序的调试，再到最后模型的运行，我们在这之间遇到了很多问题，但在团队成员的共同努力下，搭建的模型实现了预期的功能。在模型的拼装过程中，一定要耐心认真，并且态度要端正。严格认真的对待设计中的每一个细节，执行好每一个步骤。认识到一个人的能力还是有限的，更加认识到团队合作的重要性，合作可以使我们更加快速高效的完成工作。在工作和学习中，我们应该多多与人合作。制作慧鱼机器人的过程当中，认识了很多运动结构，并从中得到了启发，对以前学过的机械专业课又进一步的加深，使自己了解更多机械结构的知识以及学习的方法与经验。慧鱼机器人是模拟生活中的机器

21、或为了实现某一动作而设计的，目的在于让我们了解机器中的零部件及他们的功用，将理论与实际相结合。它蕴涵着 “不怕做不到就怕想不到的”创新思想。它一方面带给了我们自己动手的机会，让我们在手工上得到了锻炼，另一方面让我们认识到创新的重要性。作为现代大学生不仅仅学习课本知识，更重要的是能力的培养。2. 董旭收获与心得在慧鱼机器人创新组合与实践实验中，我了解了慧鱼模型的各个模块，了解了慧鱼机器人的基本结构，以及能够利用慧鱼组件和控制模块进行机构创新组合。 实验中， 我们合作完成了红绿灯、冲压机、 烘手机、 温度控制器的模块组装，培养了我的动手能力和创新设计能力。在实验中，我与小伙伴一起讨论慧鱼组件的功能

22、，掌握慧鱼组件的组合方法，再加上我们的动手实践，使知识得到了运用，得到了升华。实践是认识的来源和认识的动力，通过本次看似简单的实验，激发了我对慧鱼机器人组合的兴趣，使我知道了一个较大项目的完成离不开每一个小零件的组装。通过对慧鱼模块的简单认识后，我们经过理性思维的加工，利用发散思维的方法，将每一个模块创新组合，最终完成烘手机，机温度控制器，冲压机，红绿灯的组合设计，其中对红绿灯实现了运用编程软件的控制。最终得到了不错的设计结果。在实验中，也遇到过一些问题，比如零件的缺少，机器人组装的不协调，但我们团队努力一起思考下最终克服了这些困难。通过本次实验，大大加强了我的动手，实践能力，合作能力，以及认

23、真思考创新设计的能力。在实验中，在组长的任务分配下，我们有序高效的完成了实验，通过这次实验，我受益匪浅，学到了很多知识。3. 陈再兴收获与心得今天我们进行了慧鱼机器人创新与组合实验，这次实验我们的主要目的是熟悉慧鱼模型的各个模块，了解机器人的基本结构，了解慧鱼组件的功能，掌握慧鱼组件的组合方法，能够利用慧鱼组件和控制模块进行机构创新组合，能够运用编程软件对慧鱼机器人进行运动控制。在这次实验过程中我们分别制作了烘手机、红绿灯、 冲压机和温度控制器四个装置，在这四个设计之中，我们遇到了很多困难，比如零件缺少，程序的运行等， 但是我们遇到问题并没有放弃，我们选择的是继续思考解决办法。比如说零件不够，

24、 我们就想了一定的办法使得装置能在实现原有的功能的基础上减少一些并不是特别需要的零件，对于装置进行了适当的精简。同样的我们在进行组装的时候也遇到了由于装置比较复杂导致安装过程较为繁琐，而且在安装的时候总是出现差错的问题。但是我们并没有因此而失去耐心，而是坚持把他拼装完成。在拼装完成之后我们对装置进行了ROBOPRO 软件编程及机器人控制,并且经过我们整组人的共同努力，最终我们完成了整个设计。通过这次实验让我增强了自己的动手能力和团队协作能力以及克服困难的能力， 这次实验对于我们来说并不是一帆风顺，我们在实验过程中也收到了一些障碍， 但是我们并没有被眼前的困难所打倒，而是努力寻找解决办法，这就是

25、我对于本次实验的收获。4. 刘博文收获与心得这次慧鱼机器人创新组合实验中，我们一看到实验器材就对它产生了浓厚的兴趣， 就像搭建积木一样拼接出我们想要的机器人，按照实验指导书和安装手册，我们分别搭建了红绿灯、冲压机、烘手机、温度控制器的模块组装。在实验的过程中我们一步一步的找到所需要的零件，按照他们的功能依次拼接，虽然在这个过程中发生了很多缺少零件或无法固定的问题，但通过我们的努力，最终克服了这些难题，最后完成了这些模块的安装。在程序设计过程中，我们选择了红绿灯这一模块，我们将它连接到电脑上进行测试， 但起初并没有实现亮灯的要求，所以我们并通过不断地努力，一点一点的改进红绿灯的结构和程序，最终成功的运用程序使红绿灯亮了起来，突然让我们有了成就感，更有兴趣，对这门实验有了不小的收获，在这次实验中，我学习到了慧鱼机器人中零部件及其它们的功能，将理论与实际结合，让我们有了更深刻的认识，同时，让我们在手工上也得到了锻炼，另一方面，我认识到了创新的重要性，作为现代大学生不仅仅要学习课本中的知识，更重要的是能力的培养，