论文机器人探究课程实训报告

-.z职业技术师*大学机器人探究课程实训报告简易智能电动车的安装与调试题目要求本设计通过设计、搭建、编程、调试智能小车，使其到达设计要求，并完成既定任务。设计并制作一个简易智能电动车，其行驶路线示意图如下：1、根本要求〔1〕电动车从起跑线出发〔车体不得超过起跑线〕，沿引导线到达B点。在“直道区〞铺设的白纸下沿引导线埋有3块宽度为15cm、长度不等的薄铁片。电动车检测到薄铁片时需立即发出声光指示信息，停车5秒。〔2〕电动车到达B点铁皮后进入“弯道区〞，沿圆弧引导线到达C点。C点下埋有边长为15cm的正方形薄铁片，要求电动车到达C点检测到薄铁片后在C点处停车5秒，停车期间发出断续的声光信息。〔3〕电动车离开C点后，通过障碍区进入停车区并到达车库。电动车必须在两个障碍物之间通过且不得与其接触。〔4〕电动车完成上述任务后应立即停车，但全程行驶时间不能大于90秒，行驶时间到达90秒时必须立即自动停车。2、发挥局部〔1〕电动车在“直道区〞行驶过程中，存储并显示每个薄铁片〔中心线〕至起跑线间的距离。〔2〕电动车进入停车区域后，能进一步准确驶入车库中，要求电动车的车身完全进入车库。〔3〕停车后，能准确显示电动车全程行驶时间。实训环境应用软件：Northstar〔图形机器人编程开发环境〕硬件：“创意之星〞机器人套件测试场地：逸夫楼506实验报告3.1系统的总体方案设计系统的总体构造设计及说明如下： 该系统实现了小车的自动行驶、光电引导循迹、探索金属、计数、躲避障碍物、电动机控制等功能。单片机选型〔Mega128〕检测来自红外传感器检测信号，从而输入数字信号发送给单片机，控制电机的工作。在直道区考虑到引导线是黑颜色，不宜反光，选择红外传感器，当其照射到黑色引导线上时输出一个低电平。这个过程是一个负跳变的过程，通过对此信号上下电平的检测，单片机接收数字信号从而控制左右电机转速，实现小车沿着直道区和弯道区的引导行进。金属片检测采用霍尔传感器，霍尔传感器检测到磁体后发出一个高电平的数字信号，单片机接收数字信号进展检测，实现停车功能，软件编写计数次数，当小车沿引导线到达c点后检测完成，实现5秒定时计数工作。通过软件编写，设计行动路径避障实现倒车入库功能。3.2主要功能模块分析〔一〕MultiFLE*™2-P*A270控制器，MultiFLE*™2-P*A270是一款小型机器人通用控制器，除了能够处理常规的IO、AD和总线数据之外，还能够进展语音识别、视频捕获和处理，让机器人看得见影像、听得到声音成为了可能。它集成开关量传感器、模拟量传感器、R\C舵机、机器人总线舵机控制接口，具有RS422总线接口和USB接口、以太网接口，具有丰富的扩展能力。具体特点：高运算能力、低功耗。体积小，控制接口丰富。应用领域数据接口丰富，多种开发环境接口开放彻底等。 应用领域：小型机器人；其它要求配置多种传感器、执行器，机电系统快速原型。 设计小车仅使用3个I/O口，对两个红外传感器和一个霍尔传感器进展数字信号处理。和一个舵机接口，实现两个舵机的串联控制。〔二〕CDS5516机器人舵机CDS5516机器人舵机采用先进的伺服控制技术和高速微处理器，响应速度快、到位准确无抖动。相比传统RC舵机50Hz的控制频率，CDS系列机器人舵机通过高达250Hz的控制频率，确保位置控制的准确和保持力矩的稳定性。CDS5516机器人舵机采用周转型高精度电位器测量位置，舵机输出轴可连续整周旋转，运动扭矩输出高达16kgf，本小车只采用舵机的电机功能。CDS5516具备总线接口，理论多至254个器人舵机可以通过总线组成链型，通过异步串行接口统一控制。每个舵机可以设定同的节点地址，多个舵机可以统一运动也可以单个独立控制。CDS5516的通讯指令集完全开放，舵机通过异步串行接口不用用户的上位机通讯，用户可对其参数设置、功能控制。通过异步串行接口收送指令，CDS5516可以设置为电机模式或位置控制模式。本车使用在电机模式下，CDS5516可以作为直流减速电机使用，速度可调；在位置控制模式下，CDS5516拥有0-300°的转动*围，在此*围内具备准确位置控制性能，速度可调。CDS5516机器人舵机的外形和安装方式兼容传统舵机。应用领域：CDS5516继承RC舵机的优点，并针对机器人应用进展了优化。理想应用领域是：小型仿人形机器人小型关节式机器人其他小型仿生机器人机器人轮子、履带驱动需要简单位置控制的工业自动化〔三〕传感器如下图，红外接近传感器的输出端〔out〕通过传感器的接线、接头和电路板的走线，最后接入单片机的*一个IO口上，比方端口PC31。如果我们将单片机的端口设置为输入方式，如果在端口上加上5V的电平，我们读取单片机的端口存放器可以得到1，如果加在端口上的电平为0，我们读取的值是0。图一红外接近传感器原理示意图如上图，当*一障碍物距离红外接近传感器到达一定值〔这个值可调，比方10cm〕，红外传感器out和GND导通，也就是out输出为0V的电平。 根据上面所述原理，我们可以利用红外接近传感器来“发现黑线〞。当安装在机器人前下方的红外传感器检测到黑线时就会输出一个低电平，然后通过程序设计不断查询这个接红外接近传感器的IO口的状态然后控制左右舵机的转速差就能实现机器人循迹运动。3.3车体的搭建根据系统要求，系统模块主要包括：MultiFLE*™2-P*A270控制模块、舵机前轮驱动模块、传感器检测模块，机械车体模块。〔如下列图所示〕：：MultiFLE*™2-P*A270控制模块舵机前轮驱动模块传感器检测模块机械车体模块〔小车系统主要模块〕 关于车体的整体布局，主要车体机械构造采用机器人套件搭建比拟方便，舵机使用电机模式采用前轮驱动的方式更有利于转角调整的灵敏度，除此以外最小系统电机驱动及电源都在主控模块上，循迹模块主要就由两个红外传感器组成，循迹模块电路固定于车体正前方，主控模块安装在车体正上方偏后位置保持整体平衡。机器人构造件序号名称数量时间时间时间时间时间1控制板12下载线13教材14CDS5516舵机25万向轮16橡胶轮胎27光电传感器48传感器卡座49舵机套座210L1-111L1-512I313I514工-3〔机器人构造件〕软件流程开场红外传感器 检测开场红外传感器 检测初始化==5左检测未检测又检测停车直行做偏转直行右偏转铁片1计数左转NYYYY直行右转左转倒车入库测试，测试结果分析软件的分别调试、联机调试阶段调试将调试分为三个阶段：第一阶段：首先是直道区+弯道区的调试通过前方两边固定的光电传感器对引导线检测来实现小车沿着引导线到达指定的地点。根据题目要求在行进路线上需要检测金属片，因此我们又加上霍尔传感器进展磁铁的检测。第二阶段：障碍区的调试在障碍区主要解决的问题是如何避开障碍物，因为障碍物并不多，所以选择直接用软件安排小车行进路径，直接入库，但是左右电机速度与延时时间需要不断尝试，具体数值确实定比拟麻烦。第三个阶段：整体调试检测红外传感器的输入信号，实现循迹运行。通过霍尔传感器检测磁片，实现计数。到达预设计数值时进展入库路径测试。四、测试数据及测试结果的分析计算设计测试总时间：4天主要测试局部：红外传感器,霍尔传感器，左右舵机。五、问题总结与解决方法硬件电路方面：红外传感器设计位置，霍尔传感器设计预订高度，左右舵机前驱设定。解决方法：红外传感器检测距离可自行调整，霍尔传感器应尽可能的低在不影响行进路线的前提下可以更好的进展计数扫描，左右电机应靠整体车前方，可以更灵敏的进展调整，沿黑线行进。软件电路方面：左右电机速度值设定不一。解决方法：只能通过不断的调试时速，与相干的延时时间进展调整。总结及体会： 经过了短暂的一周实训，学会了对机器人的组装与调试，稳固了已学的理论知识，了解机器人各局部的功能和作用，会在NorthStar环境下完成各驱动与检测部件的连接，学会调试器连接RobotServoTerminal环境并调试。掌握常