武術(shù)擂臺機(jī)器人設(shè)計報告說明書

《武術(shù)擂臺機(jī)器人》

畢業(yè)設(shè)計說明書系部：機(jī)電工程系專業(yè)：機(jī)電一體化班級：機(jī)電133班學(xué)生姓名：學(xué)號：畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告一、選題來源、目的和意義：（一） 選題來源：教師自擬（二） 選題目的及意義：目前，國內(nèi)外的許多大學(xué)及研究機(jī)構(gòu)都在積極投入人力、財力研制開發(fā)針對特殊條件下的安全監(jiān)測系統(tǒng)。其中包括研究使用遠(yuǎn)程、無人的方法來進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，如機(jī)器人、遠(yuǎn)程監(jiān)控等。無線傳輸?shù)陌l(fā)展使得測量變得相對簡單而且使得處理數(shù)據(jù)的速度變得很快甚至可以達(dá)到實(shí)時處理”。該智能小車可以作為機(jī)器人的典型代表。它可以分為三大組成部分：傳感器檢測部分、執(zhí)行部分、CPU。機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)自動避障功能，還可以擴(kuò)展循跡等功能，感知導(dǎo)引線和障礙物?？梢詫?shí)現(xiàn)小車自動識別路線，選擇正確的行進(jìn)路線，并檢測到障礙物自動躲避。通過構(gòu)建智能小車系統(tǒng)，培養(yǎng)設(shè)計并實(shí)現(xiàn)自動控制系統(tǒng)的能力。在實(shí)踐過程中，熟悉以單片機(jī)為核心控制芯片，設(shè)計小車的檢測、驅(qū)動和顯示等外圍電路，采用智能控制算法實(shí)現(xiàn)小車的智能循跡。靈活應(yīng)用機(jī)電等相關(guān)學(xué)科的理論知識，聯(lián)系實(shí)際電路設(shè)計的具體實(shí)現(xiàn)方法，達(dá)到理論與實(shí)踐的統(tǒng)一。在此過程中，加深對控制理論的理解和認(rèn)識。（1） 掌握基本構(gòu)型和傳感器的安裝方法，并能搭建出能完成一定功能的機(jī)器人，利用創(chuàng)意之星組件，進(jìn)行避障小車的組裝，調(diào)試，利用紅外傳感器進(jìn)行路障感應(yīng)，完成避障功能。（2） 會用控制器聯(lián)機(jī)調(diào)試舵機(jī)工作狀態(tài)，會查詢各種傳感器的數(shù)據(jù)。（3） 能通過編程實(shí)現(xiàn)智能小車自主躲避障礙物的功能（4） 對避障小車的避障原理有充分的理解，掌握其避障的方法，能夠?qū)?shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行解決，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第一章緒論 1\o"CurrentDocument"1.1課題背景 1\o"CurrentDocument"典型機(jī)器人競賽簡介 11.2.1國際機(jī)器人賽事 11.2.2國內(nèi)機(jī)器人賽事 21.2.3機(jī)器人競賽的特點(diǎn) 4\o"CurrentDocument"1.3武術(shù)擂臺機(jī)器人比賽規(guī)簡介 41.3.1比賽場地 81.3.2競賽方式 81.3.3勝負(fù)判定 91.4本文研究的主要內(nèi)容 9\o"CurrentDocument"第二章競賽策略 9\o"CurrentDocument"2.1規(guī)則分析 11\o"CurrentDocument"2.2應(yīng)戰(zhàn)策略 112.2.1將敵方機(jī)器人推下擂臺 12\o"CurrentDocument"2.2.2避免被對方推下擂臺 13\o"CurrentDocument"第三章擂臺機(jī)器人總體設(shè)計方案 11\o"CurrentDocument"3.1基本內(nèi)容和問題 11\o"CurrentDocument"3.2總體的設(shè)計方案及步驟 11\o"CurrentDocument"第四章擂臺機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計 13\o"CurrentDocument"4.1底板舵機(jī)結(jié)構(gòu)件和連接件 13\o"CurrentDocument"CDS55xx機(jī)器人舵機(jī) 14\o"CurrentDocument"4.3車輪選擇 15\o"CurrentDocument"4.4紅外接近傳感器 18\o"CurrentDocument"第五章擂臺機(jī)器人控制系統(tǒng) 225.1CDS55xx機(jī)器人舵機(jī)的調(diào)速軟件 22\o"CurrentDocument"5.2MultiFLEXtm2-PXA270控制器的功能概述 25\o"CurrentDocument"5.3控制程序 33\o"CurrentDocument"第六章總結(jié)與展望 35\o"CurrentDocument"6.1總結(jié) 35\o"CurrentDocument"6.2對進(jìn)一步的展望 35參考文獻(xiàn) 36附錄1cds5500機(jī)器人舵機(jī)控制程序 36附錄2控制器原理圖 36附錄3機(jī)器實(shí)體照片 3636致謝36第一章緒論1.1課題背景機(jī)器人技術(shù)是高度綜合的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，近年來，智能機(jī)器人技術(shù)飛速發(fā)展，智能機(jī)器人除了在先進(jìn)制造領(lǐng)域發(fā)揮重要作用之外，已經(jīng)越來越接近人們的日常生活，以清潔機(jī)器人為代表的家庭服務(wù)機(jī)器人已經(jīng)在全世界范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用。機(jī)器人學(xué)綜合運(yùn)用了基礎(chǔ)科學(xué)和應(yīng)用工程技術(shù)的最新成果，是21世紀(jì)發(fā)展最為迅速、應(yīng)用前景最為廣泛的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域之一。同時，由于機(jī)器人技術(shù)的綜合性和趣味性，高等工程教育界已經(jīng)廣泛地使用教育機(jī)器人平臺來開展工程綜合實(shí)踐和創(chuàng)新教育。1.2典型機(jī)器人競賽簡介機(jī)器人技術(shù)迅猛發(fā)展、教育理念不斷更新，為推動機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，在全世界范圍內(nèi)相繼出現(xiàn)了一系列的機(jī)器人競賽。機(jī)器人競賽，融趣味性、觀賞性、科普性為一體，給青少年學(xué)生們提供了越來越多充分展示聰明才智的舞臺，也提供了一個充分表現(xiàn)科技思想和行動的舞臺，培養(yǎng)了實(shí)際動手能力，團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，提高了創(chuàng)新能力。目前我國正掀起一股機(jī)器人競賽的熱潮。創(chuàng)新是我國大學(xué)生的精髓，參賽機(jī)器人都要從概念設(shè)計入手，經(jīng)歷設(shè)計、制作、調(diào)試，改進(jìn)等過程最終選出最優(yōu)方案參加比賽，通過此項(xiàng)賽事□大學(xué)生的創(chuàng)造熱情得到充分發(fā)揮□創(chuàng)造思維和動手能力得到鍛煉的培養(yǎng)。機(jī)器人競賽實(shí)際上是高技術(shù)的對抗賽，從一個側(cè)面反映了一個國家信息與自動化領(lǐng)域基礎(chǔ)研究和高科技發(fā)展的水平。機(jī)器人競賽使研究人員能夠利用各種技術(shù)，獲得更好的解決方案，從而又反過來促進(jìn)各個領(lǐng)域的發(fā)展，這也正是開展機(jī)器人競賽的深遠(yuǎn)意義，同時也是機(jī)器人競賽的魅力所在?！稒C(jī)器人大擂臺》是由英國TNN電視臺發(fā)起組織的世界上規(guī)模最大的科普類游戲節(jié)目11年前在英國電視臺首次公演。目前他的搏斗系列已經(jīng)覆蓋了全球27個國家：包括英國、美國、瑞典、意大利、荷蘭。至今已經(jīng)舉辦了4屆。參賽者設(shè)計并制造無線電控制的戰(zhàn)斗機(jī)器以角斗士的方式進(jìn)行戰(zhàn)斗，看誰的機(jī)器人更勝一籌。競爭者以來于他們閃電般快速的反應(yīng)和驅(qū)動能力，以及他們對于機(jī)器人充滿想象力和有效性的設(shè)計來擊敗對手。機(jī)器人之間不僅相互之間戰(zhàn)斗，并且他們還要與主機(jī)器人周旋。這些主機(jī)器人在場上巡邏，摧毀并分解任何已無行為能力或不幸迷失在絕境中的機(jī)器人。在最終比賽中機(jī)器人在格斗場上相互格斗，直到其中一個機(jī)器人被擊敗，如果出現(xiàn)平局，專家委員會將根據(jù)以下四條標(biāo)準(zhǔn)，決定哪個機(jī)器人取得勝利。四個標(biāo)準(zhǔn)分別為：1破壞程度2戰(zhàn)斗風(fēng)格3攻擊性4.控制。從1954年美國人Devol頒布工業(yè)機(jī)器人專利至今已經(jīng)半個世紀(jì)了。它的成長歷程印證了這樣的論斷，機(jī)器人是20世紀(jì)人類的偉大發(fā)明。機(jī)器人學(xué)的進(jìn)步和應(yīng)用是20世紀(jì)自動控制最有說服力的成就，是當(dāng)代最高意義的自動化。機(jī)器人技術(shù)將筑起21世紀(jì)人類新的“長城”。1.2.2國內(nèi)機(jī)器人賽事中國機(jī)器人大賽暨RoboCup公開賽是中國最具影響力，最權(quán)威的機(jī)器人技術(shù)大賽、學(xué)術(shù)大會和展覽，本項(xiàng)大賽吸引了中國現(xiàn)有最頂級、全部的機(jī)器人專家和日本、美國、德國眾多知名機(jī)器人學(xué)者參與，是當(dāng)今中國、乃至亞洲機(jī)器人尖端技術(shù)產(chǎn)業(yè)競賽和國際頂尖人才匯集的活動之一國際RoboCup委員會中國分會設(shè)在清華大學(xué)，由清華大學(xué)的孫增圻教授擔(dān)任中國委員會主任。特別介紹：中國機(jī)器人大賽一一機(jī)器人武術(shù)擂臺賽機(jī)器人武術(shù)擂臺賽是中國機(jī)器人大賽中一項(xiàng)新的賽事。它的主要內(nèi)容是：兩個完全自主的機(jī)器人在一個2米見方的擂臺上，使用各種傳感器來感知自身的位置、姿態(tài)，并感知對手的位置、方向，并利用各種執(zhí)行器來互相攻擊的機(jī)器人競賽。機(jī)器人武術(shù)擂臺賽的參賽機(jī)器人需要包括各種傳感器（檢測自身位置、檢測對手位置、檢測自身姿態(tài)、檢測擂臺邊緣等等）、一個控制器（參賽隊(duì)員為其編寫程序，控制整個機(jī)器人的行為和策略），多個執(zhí)行器（行走、擊打輔助等），麻雀雖小，五臟俱全。并且學(xué)生需要根據(jù)比賽規(guī)則，通過機(jī)械、電子、策略等各方面的創(chuàng)新設(shè)計，來達(dá)到在對抗競賽中壓倒對手的目的，因此是工程創(chuàng)新實(shí)踐教育的理想平臺。激烈而戲劇性的機(jī)器人競賽對抗，能夠極大地激發(fā)學(xué)生的好勝心和積極性。在訓(xùn)練和比賽的過程中，參賽者的綜合工程素質(zhì)，創(chuàng)新能力，團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力都能得到全面的培養(yǎng)。雖然比賽過程僅有短短幾分甚至幾秒鐘的時間，打擂臺的機(jī)器人尺寸也超不過30厘米，但其中包含了很高的科技含量。機(jī)器人裝備了數(shù)據(jù)處理芯片、行走、格斗裝置以位置探測器、邊緣探測器紅外探測器和超聲波探測器等儀器，這些設(shè)備使機(jī)器機(jī)器人好像長了腦子、眼睛、耳朵和手腳，從而能夠根據(jù)場地的不同情況，智能性地完成尋找敵方、格斗、防止自己掉下擂臺等任務(wù)。目前，機(jī)器人武術(shù)擂臺賽已成為全國最熱門的智能機(jī)器人競賽之一。1.2.3機(jī)器人競賽的特點(diǎn)各種類型的機(jī)器人競賽，一般是在上世紀(jì)末興起的。在不到十年的時間里，機(jī)器人競賽的發(fā)展是一個從有到無、從單一到綜合、從簡單到復(fù)雜的過程。具體地說，機(jī)器人競賽具有以下特點(diǎn)：比賽的影響力不斷增強(qiáng)。在機(jī)器人競賽的同期，各個組委會都會舉辦各種機(jī)器人展覽、相關(guān)論壇，旨在為參數(shù)選手及專家提供一個交流經(jīng)驗(yàn)、互相學(xué)習(xí)的平臺，并為機(jī)器人相關(guān)技術(shù)的發(fā)展以及機(jī)器人在娛樂、教育服務(wù)等各領(lǐng)域的應(yīng)用起到推動作用。因此，會吸引各國科學(xué)家、科研人員、學(xué)生和企業(yè)界人士的共同參與，其影響力也相應(yīng)得到提高。促進(jìn)學(xué)校教育。以機(jī)器人武術(shù)擂臺賽為例，參加賽事的每個參賽隊(duì)伍在每年的規(guī)則公布之后，會在大約8?12個星期的時間來做準(zhǔn)備工作，在這些時間里，參賽選手要想贏的比賽，就必須在互聯(lián)網(wǎng)上搜集資料、向指導(dǎo)老師請教問題、到圖書館查閱資料以及與其它伙伴交流、探討問題等等，這同時也是一個面對實(shí)際問題、解決問題、克服障礙的過程。因此，參賽隊(duì)員除了學(xué)到了機(jī)器人相關(guān)知識之外，還能夠在自信心、團(tuán)隊(duì)合作能力、溝通能力、動手能力等方面等到提高。1.3武術(shù)擂臺機(jī)器人比賽規(guī)則簡介1.3.1比賽場地如圖1-2所示，比賽場地（即擂臺）為大小是2400*2400*150mm的正方形矮臺，擂臺上表面即為擂臺場地。1） 機(jī)器人出發(fā)地點(diǎn)：比賽開始前，各方參賽機(jī)器人應(yīng)該位于比賽場地旁邊各自的出發(fā)區(qū)。2）3） 比賽前雙方隊(duì)員需舉手示意機(jī)器人已經(jīng)準(zhǔn)備好。開始后不能再觸碰機(jī)器人，否則將被判本局負(fù)。4） 每局比賽時間不超過2分鐘。比賽時間結(jié)束后，裁判員發(fā)出比賽結(jié)束指令。雙方參賽隊(duì)員在聽到比賽結(jié)束指令后停止機(jī)器人。5） 在比賽過程中，一方的機(jī)器人出現(xiàn)無法自動恢復(fù)的故障、無法繼續(xù)行動（例如翻倒后無法繼續(xù)行動）、起火或者其它裁判員認(rèn)為可能有危險的行為的，裁判員可以宣布中止本局比賽，并判本局比賽對方獲勝。6） 在比賽過程中，雙方機(jī)器人交纏在一起或處于僵持狀態(tài)超過10秒鐘，裁判員可以自由裁定，選擇讓雙方機(jī)器人重新開始比賽，也可以讓比賽繼續(xù)。7） 比賽過程不允許暫停，除非裁判員認(rèn)為不停止比賽將會危害現(xiàn)場安全或者造成事故。1.3.3勝負(fù)判定1） 獲勝：a） 一方機(jī)器人離開擂臺區(qū)域或者機(jī)器人的任意部分接觸擂臺外區(qū)域，則另一方獲勝，本局比賽結(jié)束。b） 一方機(jī)器人翻倒、損壞或者由于其他原因無法繼續(xù)行動，裁判員將開始讀秒。10秒鐘內(nèi)無法恢復(fù)的，則另一方獲勝，本局比賽結(jié)束。2） 平局：a）雙方在推擠過程中糾纏地離開擂臺，則雙方計為平局。本文主要研究武術(shù)擂臺機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu).在理論上和實(shí)際應(yīng)用上盡可能的使機(jī)器人實(shí)現(xiàn)高靈活的運(yùn)動狀態(tài)。根據(jù)比賽規(guī)則和以往的經(jīng)驗(yàn).提出結(jié)構(gòu)設(shè)計方案.設(shè)計武術(shù)擂臺機(jī)器人的結(jié)構(gòu)。機(jī)器人各部分設(shè)計包括攻擊部分、驅(qū)動部分、檢測部分.三部分對機(jī)器人設(shè)計都是至關(guān)重要的。設(shè)計鏟子的結(jié)構(gòu).以致能使機(jī)器人的攻擊力加強(qiáng)。選擇合適舵機(jī).使機(jī)器人的運(yùn)行狀態(tài)良好.比較靈敏的傳感器是機(jī)器人運(yùn)行起來比較靈活。對機(jī)器人進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計.確定了機(jī)器人的整體布局.設(shè)計了機(jī)器人的主要活動部件、外形、電機(jī)和輪子。針對距離、位置的測試.選擇了紅外傳感器。選擇由博創(chuàng)科技公司提供的各種零件.對機(jī)器人進(jìn)行搭建.并且對機(jī)器人運(yùn)動狀態(tài)進(jìn)行測試和分析.以及為了達(dá)到更好的狀態(tài).對機(jī)器人測試中的不足之處進(jìn)行改進(jìn)。第二章競賽策略2.1規(guī)則分析根據(jù)比賽規(guī)則我們知道，機(jī)器人要在比賽中獲勝，應(yīng)當(dāng)輕快靈巧，具有較快的行進(jìn)速度，前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)動等動作自如流暢。此外，雙方機(jī)器人在比賽過程中必然會激烈地沖撞，進(jìn)行制約與反制約的較量，因此還要求機(jī)器人具有良好的穩(wěn)定性，較強(qiáng)的剛度。所以擂臺機(jī)器人應(yīng)具備以下基本功能：■能夠檢測擂臺邊緣，防止自身掉落擂臺；■能夠檢測對方的位置，并進(jìn)行加速撞擊；■能夠?qū)Ψ酵葡吕夼_；■具有快速靈活的反映能力，較強(qiáng)的動力和進(jìn)攻能力。2.2應(yīng)戰(zhàn)策略2.2.1將敵方機(jī)器人推下擂臺推動敵方要做的事情，即：尋找敵方f推動敵方我們還需要考慮，什么因素會影響小車的推力。在現(xiàn)實(shí)生活中我們會看到兩種現(xiàn)象：一輛汽車在爬坡，但是動力不足，反而慢慢從坡上滑了下來；■汽車在泥地上面行走，但走不快，因?yàn)檩喿涌偸窃诖蚧Ｉ厦鎯蓚€例子可以看出影響汽車行進(jìn)效果的因素：動力不足；■摩擦力不夠。如果動力不足，不但不能推動敵人，反而會被敵人推動。如果摩擦力不夠，小車在推動敵方機(jī)器人時會出現(xiàn)輪子打滑，無法推動敵方。所以，在比賽規(guī)則允許的條件下，應(yīng)盡量增加小車的重量動力輸出輪子的接地面積。理論上舵機(jī)越多，輪子越多，推力越強(qiáng)，但是超過四輪后，機(jī)器人轉(zhuǎn)彎不好實(shí)現(xiàn)，而兩輪的驅(qū)動方案重量和推力不足，因此，我們采用四輪驅(qū)另外，要想容易的推動敵人，機(jī)器人需要進(jìn)攻武器。在日常生活中，我們能見到的推力很強(qiáng)的機(jī)器，恐怕要屬“推土機(jī)”了。推土機(jī)之所以推力強(qiáng)勁，是因?yàn)樗哂幸粋€強(qiáng)有力的大鏟子。我們可以通過給機(jī)器人增加鏟子來增強(qiáng)攻擊能力。機(jī)器人有了鏟子之后，可以鏟入敵方機(jī)器人底部使其喪失推動力，從而將其推到擂臺下面。2.2.2避免被對方推下擂臺如果我方機(jī)器人在前進(jìn)的時候被敵方從后面推擠，并且我方的機(jī)器人沒有察覺，會出現(xiàn)什么情況呢？此時我方機(jī)器人的動力方向和敵方機(jī)器人的動力方向一致，敵方可以毫不費(fèi)力的將我方機(jī)器人推下擂臺。所以我們需要能夠察覺這種狀態(tài)，并且能夠通過掉頭、轉(zhuǎn)彎、后退等方式避開敵方的進(jìn)攻。第三章擂臺機(jī)器人總體設(shè)計方案3.1基本內(nèi)容和問題根據(jù)機(jī)器人武術(shù)擂臺的競賽規(guī)則，以博創(chuàng)公司生產(chǎn)的創(chuàng)意之星機(jī)器人為基礎(chǔ)設(shè)計可應(yīng)用于RoboCup機(jī)器人大賽一一機(jī)器人武術(shù)擂臺賽的攻擊型機(jī)器人的行為策略。設(shè)計具有競爭力的總體比賽方案。在比賽時在進(jìn)攻、防守時機(jī)器人用何種速度和方式行進(jìn)設(shè)計控制系統(tǒng)和比賽程序。在用“創(chuàng)意之星”模塊化教學(xué)機(jī)器人套件搭建的機(jī)器人上進(jìn)行調(diào)試，根據(jù)問題進(jìn)行進(jìn)一步的完善以提高其競爭力，使它能真正用在機(jī)器人武術(shù)擂臺賽。3.2總體的設(shè)計方案及步驟（1） 閱讀相關(guān)的機(jī)器人、傳感器等文獻(xiàn)，提出要研究的問題，并對要設(shè)計對象進(jìn)行分析。（2） 研究設(shè)計，構(gòu)建研究課題的理論模型，研究現(xiàn)有武術(shù)擂臺機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)特性、控制系統(tǒng)特性的理論及有關(guān)技術(shù)。（3） 在理論成熟的基礎(chǔ)上選擇設(shè)計運(yùn)動機(jī)構(gòu)和控制方法。（4） 把知識進(jìn)行整理和匯總，對各個設(shè)計中遇到的問題進(jìn)行分析解答，初步的完成整體設(shè)計。（5） 通過實(shí)驗(yàn)調(diào)試過程，對設(shè)計結(jié)果進(jìn)行討論和分析，找出設(shè)計方案不足。（6） 搭建智能小車，掌握基本構(gòu)型的組裝方法，主要包括舵機(jī)和輪子的連接、傳感器的安裝以及舵機(jī)和傳感器的接線。（7） 通過編程控制智能小車的前進(jìn)、后退、變速以及轉(zhuǎn)向。（8） 將控制策略的流程圖用真正的程序語言實(shí)現(xiàn)，并下載到控制器上，實(shí)現(xiàn)智能小車自主躲避障礙物的功能。第四章擂臺機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計4.1底板舵機(jī)結(jié)構(gòu)件和連接件底板：底板是創(chuàng)意之星套件中最大的結(jié)構(gòu)件。它上面有許多對稱分布的花鍵，可以用來安裝電機(jī)、結(jié)構(gòu)件、把各個部分組成一個整體，是使用頻率很高的結(jié)構(gòu)件，如圖。底板的一面是平的用來安裝其他零件，另一面具有加強(qiáng)筋，用來增強(qiáng)底盤的強(qiáng)度。舵機(jī)框架：舵機(jī)框架是用來安裝舵機(jī)的結(jié)構(gòu)件，如圖操作步驟步驟1：安裝底盤和舵機(jī)架連接底板和舵機(jī)結(jié)構(gòu)件，如圖安裝舵機(jī)框架時需要注意其兩端并不完全對稱，我們需要根據(jù)實(shí)際情況裝配舵機(jī)以保證輪子的對稱分布。4.2CDS55xx機(jī)器人舵機(jī)靜止不動的機(jī)器人時沒有任何意義，人來設(shè)計機(jī)器人的初衷，就是讓機(jī)器人可以代替人來做一些事情。因此，機(jī)器人首先需要具備運(yùn)動能力。機(jī)器人常用的運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)有直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、舵機(jī)等。工作原理控制信號由接收機(jī)的通道進(jìn)入信號調(diào)制芯片，獲得直流偏置電壓。它內(nèi)部有一個基準(zhǔn)電路，產(chǎn)生周期為20ms，寬度為1.5ms的基準(zhǔn)信號，將獲得的直流偏置電壓與電位器的電壓比較，獲得電壓差輸出。最后，電壓差的正負(fù)輸出到電機(jī)驅(qū)動芯片決定電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速一定時，通過級聯(lián)減速齒輪帶動電位器旋轉(zhuǎn)，使得電壓差為0，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動。當(dāng)然我們可以不用去了解它的具體工作原理，知道它的控制原理就夠了。就象我們使用晶體管一樣，知道可以拿它來做開關(guān)管或放大管就行了，至于管內(nèi)的電子具體怎么流動是可以完全不用去考慮的。CDS系列機(jī)器人舵機(jī)屬于一種集成電機(jī)、伺服驅(qū)動、總線式通訊口為一體的集成伺服單元，它可以工作在舵機(jī)模式和電機(jī)模式。舵機(jī)模式時，它可以在0一一300度的范圍內(nèi)擺動；電機(jī)模式時，它可以像電機(jī)一樣整周旋轉(zhuǎn)。因此，CDS系列機(jī)器人舵機(jī)既具備舵機(jī)性能，也具備電機(jī)性能，技能用作機(jī)器人的關(guān)節(jié)，也可以用來驅(qū)動輪子，是一種擁有廣泛應(yīng)用前景的。CDS55xx機(jī)器人舵機(jī)的特點(diǎn)如下：?大扭矩：10Kgf.cm的持續(xù)轉(zhuǎn)動輸出扭矩，大于20Kgf.cm位置保持扭矩;?位置伺服控制模式下轉(zhuǎn)動范圍0-300度；?高轉(zhuǎn)速：最高0.16s/60。輸出轉(zhuǎn)速；?在速度控制模式下可連續(xù)旋轉(zhuǎn)，調(diào)速；DC6.5V?8.4V寬電壓范圍供電；?總線連接，理論可串聯(lián)254個單元；0.32°位置分辨率；?高達(dá)1M通訊波特率；?雙端輸出軸，適合安裝在機(jī)器人關(guān)節(jié)；0.25KHzd的伺服更新率；?高精度全金屬齒輪組，雙滾珠軸承；兼容RobotisDynamixel通訊協(xié)議；?連接處O型環(huán)密封，防塵防濺水；?具備位置、溫度、電壓、速度反饋。4.3車輪選擇在我們現(xiàn)實(shí)生活中，輪式機(jī)構(gòu)是一種很常見的機(jī)構(gòu)。輪式機(jī)器人底盤可以看做是輪式車輛的微縮。除了摩托車、自行車，輪式車輛一般至少有3個輪子同時著地，這樣能夠讓車輛在任何時候都能保持平衡。對于只有兩個輪子的結(jié)構(gòu)，讓其平衡是最大的工作，要完成本次的任務(wù)，兩輪的結(jié)構(gòu)顯然不符合要求。本小車為四輪獨(dú)立驅(qū)動方式，具有很強(qiáng)的機(jī)動能力，并且動力比較強(qiáng)勁，通過四個舵機(jī)讓機(jī)器人能夠靈活運(yùn)動，四個電機(jī)轉(zhuǎn)向和機(jī)器人底盤的運(yùn)動方向?qū)?yīng)關(guān)系如表所示表電機(jī)與底盤的運(yùn)動關(guān)系對照表“創(chuàng)意之星”套件提供了兩種輪子，如圖和所示。為橡膠輪的連接件。步驟3：安裝橡膠輪用圖c所示的連接件安裝輪子，并用螺絲釘固定，如圖所示。4.4紅外接近傳感器紅外接近傳感器又稱紅外光電紅外開關(guān)是紅外線光電開關(guān)的簡稱，利用被檢測物體對紅外光束的遮光或反射，由同步回路選通而檢測物體的有無，其物體不限于金屬，對所有能反射光線的物體均可檢測。現(xiàn)有的光電傳感器優(yōu)先使用的是波長780mm——3um的近紅外光，并已有比較穩(wěn)定的集成產(chǎn)品，與數(shù)字電路的接口也非常簡單。光電開關(guān)輸出是開關(guān)量，只能判斷在測量距離內(nèi)有無障礙物，不能給出障礙的實(shí)際距離。但是通常該類傳感器帶有一個靈敏度調(diào)節(jié)旋鈕，可以調(diào)節(jié)傳感出發(fā)的距離。第五章擂臺機(jī)器人控制系統(tǒng)5.1CDS55xx機(jī)器人舵機(jī)的調(diào)速軟件RobotServoTerminal具備以下功能：■總線上的舵機(jī)ID搜索；■設(shè)置參數(shù)，如ID、波特率、加速度以及位置限制等參數(shù)；查看舵機(jī)狀態(tài)，如舵機(jī)當(dāng)前溫度，位置，載荷、電荷等；■速度、位置、負(fù)載等關(guān)鍵參數(shù)動態(tài)曲線觀測；■舵機(jī)固件升級；■舵機(jī)性能展示。如圖為舵機(jī)調(diào)試界面。設(shè)置舵機(jī)ID舵機(jī)出廠時ID默認(rèn)為1，使用之前，一般需要修改ID。具體操作步驟如下：連接調(diào)試器，舵機(jī)和直流電源；啟動RobotServoTerminal軟件；在Com輸入框輸入調(diào)試器所對應(yīng)的端口號，Baud選擇1000000（默認(rèn)值），點(diǎn)擊“Open”按鈕打開串口；打開成功后，右側(cè)的綠燈會變成紅色，如圖所示根據(jù)需要選擇查詢模式。如果只連接了一個舵機(jī)，請勾選“SingleNode”復(fù)選框。如果沒有改變舵機(jī)的波特率，請選擇“SingleBaud”，否則選擇“ALLBaud”；設(shè)置好模式后，點(diǎn)擊“Search”會變成“Stop”，如圖所示當(dāng)所有舵機(jī)節(jié)點(diǎn)都出現(xiàn)在列表框中或者掃描結(jié)束時，可以點(diǎn)擊“Stop”停止查詢，如圖所示，點(diǎn)擊“Stop”后，即可隱藏右側(cè)的搜索信息框。在列表中點(diǎn)擊選擇要操作的舵機(jī)，這里選擇ID為4的舵機(jī)，如圖所示切換到Operate操作頁面（默認(rèn)），在PrimarySet組中小輸入框中選擇要設(shè)置的舵機(jī)ID（范圍0—253），輸入1，點(diǎn)擊設(shè)置即可修改舵機(jī)ID，如圖所示。此時列表框中選中的舵機(jī)ID會相應(yīng)修改為設(shè)定值，如圖所示。需要注意的是，此步操作之前，必須先在列表框中點(diǎn)擊選擇要設(shè)置ID的舵機(jī)：再次點(diǎn)擊Search搜索舵機(jī)，設(shè)置成功，會看到新設(shè)置的舵機(jī)ID出現(xiàn)在列表框。如圖所示。點(diǎn)擊Stop結(jié)束搜索，如圖所示。MultiFLEXtm2-PXA270控制器的功能概述MultiFLEXTM2-PXA270控制器純粹就是為智能機(jī)器人控制而存在的。它有以下特點(diǎn)：高運(yùn)算能力、低功耗、體積小°MultiFLEXTM2-PXA270控制器具備520MHz，32位的高性能嵌入式處理器和Linux操作系統(tǒng)，運(yùn)算處理能力強(qiáng)大，而功耗不在2W；體積小巧，可以直接放入放機(jī)器人體內(nèi)?？刂平涌谪S富?？梢钥刂浦绷麟姍C(jī)（需配合BDMC系列伺服驅(qū)動器）；可以控制各種信號的舵機(jī)；可以對機(jī)器人舵機(jī)進(jìn)行調(diào)速、位置控制、力矩控制；可以同時控制多個回路的舵機(jī)/電機(jī)。數(shù)據(jù)接口豐富。控制器具有12路雙向可設(shè)置通用IO接口，8路10位精度的AD接口；還有RS-422總線、RS232接口，足夠滿足絕大多數(shù)運(yùn)用場合。感知的豐富性是機(jī)器人區(qū)別于其它機(jī)器人的重要因素之一，要讓機(jī)器人具有與眾不同的功能，對各種外界刺激有合理的反應(yīng)，需要給它添加各種各樣的傳感器。溫度、光照、聲強(qiáng)、距離等傳感器可以通過IO和AD接口接入，姿態(tài)、語音、視覺傳感器可以通過RS-232總線、RS-232接口、USB接口接入。MultiFLEXtm2-PXA270控制器的詳細(xì)功能如下所示樸藩迪.舊帶口□ss.PXA770B^222^心倒JJ?以目樸藩迪.舊帶口□ss.PXA770B^222^心倒JJ?以目…XjGNi染莖槌口羊障性j，KTADtL；4-115骰，ICT屈口07^5.3控制程序程序:c語言程序：#include"background.h”intmain(intargc,char*argv[])(boolx=0;booly=0;boolz=0;boolt=0;MFInit();MFSetPortDirect(0x00000FF0);MFDigiInit(100);DelayMS(100);MFADInit(100);MFSetServoMode(1,1);MFSetServoMode(2,1);MFSetServoMode(4,1);while(1)(z=MFGetDigiInput(0);y=MFGetDigiInput(1);x=MFGetDigiInput(2);t=MFGetDigiInput(3);if((x==0)&&(t==0))(//zhixingif((z==1)&&(y==1))(MFSetServoRotaSpd(1,512);MFSetServoRotaSpd(2,-512);MFSetServoRotaSpd(3,-512);MFSetServoRotaSpd(4,512);MFServoAction();}}//zuozhuanif((z==0)&&(y==1))MFSetServoMode(3,1);MFSetServoRotaSpd(1,-512);MFSetServoRotaSpd(1,512);MFSetServoRotaSpd(1,512);MFSetServoRotaSpd(2,MFSetServoRotaSpd(2,MFSetServoRotaSpd(2,-512);512);512);MFSetServoRotaSpd(3,MFSetServoRotaSpd(3,MFSetServoRotaSpd(3,-512);512);512)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