創(chuàng)新綜合實驗實驗指導書

1、1 實驗基礎2.1 LEGO MINDSTORMS 控制器硬件要求認識和理解RCX、NXT的基本結構，輸入輸出設備與接口，DCP傳感器與接口，并熟練進行連接與操作。2.2 根據(jù)具體的實驗要求選擇適合的軟件 Microsoft Robotics Studio基礎 VPL編程 Microsoft Robotics Studio軟件 Robolab軟件 NXT軟件 Matlab等等2.3 授課方式：課堂講授，編程以自學為主參考書：a) LEGO快速入門b) 樂高組件和ROBOLAB軟件在工程學中的應用c) ROBOLAB2.9編程指南d) ROBOLAB研究者指南e) 各類有關樂高機器人的和論壇附錄

2、：小車搭建步驟見“9797手冊”2 綜合實驗任務與要求Lego組件具有強大的靈活性，可根據(jù)我院教學任務分層次、分階段的實驗項目，根據(jù)涉與的技術層次以與難度擬分為指定項目實驗(基礎實驗部分)以與創(chuàng)新綜合實驗兩個層次，其中指定項目實驗學生根據(jù)教師指定的參考項目設計方案完成指定對象的測試與控制的設計和實現(xiàn)；創(chuàng)新綜合實驗則僅給出某個測控主題與目標，由學生分組自行完成全部設計與構建。3 指定項目實驗 (基礎實驗部分)4.1.1 Lab1 光電傳感器自動跟蹤小車（必選）容：搭建小車并使之自動跟蹤黑色軌跡。目的：熟悉ROBOLAB 編程方法以與NXT使用。4.1.2 Lab2 光電傳感器測距功能測試容：測試

3、LEGO光電傳感器的特性,并熟悉ROBOLAB測試環(huán)境的應用。目的：確定光電傳感器用于測距的線性圍與特性。4.1.3 Lab3 光電傳感器位移傳感應用容：應用光感的局部線性特征搭建可與障礙物保持給定距離的小車，測試LEGO光電傳感器的距離傳感性能。目的： 采用光電傳感器進行距離測量。4.1.4 Lab4 超聲波傳感器測試容：應用超聲波傳感器線性特征搭建小車，并與障礙物保持一定的距離，測試其線性圍。目的：確定超聲波傳感器用于測距的線性特性。4.1.5 Lab5 超聲波傳感器位移傳感應用容：應用超聲波傳感器閃避障礙物，測試LEGO超聲傳感器的距離傳感性能。目的：熟悉超聲傳感器的用途4 創(chuàng)新實驗設計

4、a.雙輪自平衡機器人；b.碰觸傳感機器人設計（基于Microsoft Robotics Studio平臺）；c.尋線機器人的仿真和建模與實例（基于Lejos-Osek 設計一個機器人的實例）；d.自己提出一個合理的項目5 綜合實驗說明書要求編寫說明書是綜合實驗的一個重要組成部分，它反映學生在整個設計過程中的工作表現(xiàn)和能力，編寫設計說明書也是培養(yǎng)學生科技寫作能力的一次訓練，設計說明書應力求簡潔、文理通順、字跡工整。設計說明書的容應包括：1) 實驗報告以小組為單位，每人一份2) 實驗目的3) 實驗要求4) 小組成員分工5) 軟件設計，程序流程圖，ROBOLAB VI程序與截圖6) 調試過程出現(xiàn)的問

5、題與解決方案7) 結論（實驗結果，體會與建議等，可附上有創(chuàng)意的小車圖片）8) 附機械結構圖，算法流程圖，數(shù)據(jù)處理表等等；9) LEGO硬件結構的設計10) 測試與控制算法以與軟件編程；11) 實驗結果，測試數(shù)據(jù)記錄，分析；12) 收獲、體會，意見與建議；6 時間安排機電一體化創(chuàng)新綜合實驗教學計劃時間為： 日上午，為了使課程設計能按時完成，其時間安排如下：1) 閱讀綜合實驗指導書，了解設計任務和要求，查閱參考資料，23天；2) 各班與老師聯(lián)系上機調試時間課程設計成績的評定1) 成績的評定，根據(jù)學生在整個設計過程中的表現(xiàn)、設計和制作水平，動手操作能力，設計說明書的編寫質量等項目的評分綜合評定。2)

6、 答辯成績分優(yōu)秀、良好、中等、合格和不合格五級10 / 10第二部分 基礎實驗Lab1 光電傳感器自動跟蹤小車1. 實驗目的： 了解光電傳感器感光特性； 掌握LEGO基本模型的搭建； 基本掌握ROBOLAB軟件；2. 實驗要求：能做搭建比較牢靠的小車模型，能夠實現(xiàn)小車沿著黑線行走(實際上是沿著黑線走Z字形)。3. 軟件設計：編寫程序流程圖并寫出程序。程序可參考下圖：4. 測試環(huán)境：如圖所示：5. 實驗步驟：1) 搭建小車模型，參考附錄步驟或自行設計(創(chuàng)新可加分)。2) 用ROBOLAB編寫上述程序。(也可以自己編程序)3) 將小車與電腦用USB數(shù)據(jù)線連接，并打開NXT的電源。點擊ROBOLAB

7、的RUN按鈕，傳送程序。4) 取有黑線的白板，運行程序，觀察小車的運動情況，不斷的調試，力求沿黑線走得越快越好。6. 實驗報告要求：l 實驗目的l 實驗要求l 小組成員分工l 軟件設計，程序流程圖，ROBOLAB VI程序與截圖l 調試過程出現(xiàn)的問題與解決方案l 結論（實驗結果，體會與建議等，可附上有創(chuàng)意的小車圖片）7. 注意事項：l 光電傳感器對環(huán)境光較為敏感，現(xiàn)采用直接采光裝置，提高對環(huán)境的適應度。另外，采用光電傳感器的自身光源，最大限度的減少環(huán)境光對實驗的不利影響。l 小車在行進之中，并不能保證軌跡完全沿著黑線行走，而是沿著黑線走Lab5 超聲波傳感器位移傳感應用1. 實驗目的： 掌握與

8、確定超聲波傳感器用于測距以與把測出的數(shù)據(jù)控制電機的轉動的應用，以與感性認識超聲波傳感器的工作原理。 測試LEGO超聲波傳感器的特性,并熟悉ROBOLAB中容器和跳轉語句以與判斷語句的應用。2. 實驗要求：設計小車能根據(jù)障礙物的距離進行速度反應，如果距離高于設定值，小車會向前運動，而且速度會根據(jù)離設定地點的距離的大小而變化，距離越大，速度越大；如果距離低于設定值，小車會向后運動，而且速度會根據(jù)離設定地點的距離的大小而變化，距離越大，速度越大。（提示：設計時要注意容器的使用，要把超聲波反饋回來的數(shù)據(jù)放到容器里面，調用容器來確定電機的轉速。容器存放的數(shù)值是整數(shù)，如果是小數(shù)會四舍五入取整。）3. 軟件

9、設計：自行設計軟件流程圖與程序。4. 測試環(huán)境：如圖所示，在小車前一定距離用手移動障礙物，障礙物要盡量大，可以用大的課本代替。5. 調試與分析1) 運行小車，移動障礙物，觀察小車的運動，并做紀錄；2) 改變設定的距離，按（1）進行觀察；3) 分析小車是否會根據(jù)距離的無窮遠而電機的速度會變得無窮大，為什么？4) 把自己的算法寫出來，并加以分析；5) 如果障礙物突然消失了，超聲波不能返回而小車一直往后，設計一個方案使小車的電機不受損壞；（提示：加上一個觸動傳感器）6) 分析自己的程序在離設定距離多遠處開始小車的速度不再受距離影響；7) 分析光電傳感器能否換成超聲波傳感器，為什么？（寫一下自己的看法，理由）6. 實驗步驟：1 搭建小車模型，沿用LAB2的小車結構?？梢宰约涸O計。2 編寫程序。 a . 設定距離（如75cm）b. 把超聲波的數(shù)據(jù)存放到容器里面，接著在容器中運算，把與設定距離的差額L算出來。c. 把差額L進行運算轉化為馬達的轉速。d. 用跳轉指令把上述的動作循環(huán)。( 特別提示：電機的轉速圍為05，大于5的都只能按5的速度來運動，同學們可以進行試驗。)3 下載并開始實驗。7. 實