视觉制导论文—机电一体化与机器人技术-机电动力试验平台.doc

机电一体化与机器人技术 机电动力试验平台 机电一体化与机器人技术 论 文姓名： 石卓 学号： 02011310 同组成员： 郭亮、徐辉 完成日期： 2013年11月20日 目录一、硬件平台综述3机电一体化3二、方案论证6三、方案实现6四、完成情况6五、总结71、不足与反思72、个人的心得体会7六、附录71、 硬件平台综述1、机电一体化机电一体化系统一般由五大要素组成，分别是结构组成要素、动力组成要素、运动组成要素、感知组成要素、职能组成要素五大组成要素有机结合而成。机械本体（结构组成要素）是系统的所有功能要素的机械支持结构，一般包括有机身、框架、支撑、联接等。动力驱动部分（动力组成要素）依据系统控制要求，为系统提供能量和动力以使系统正常运行。测试传感部分（感知组成要素）对系统的运行所需要的本身和外部环境的各种参数和状态进行检测，并变成可识别的信号，传输给信息处理单元，经过分析、处理后产生相应的控制信息。控制及信息处理部分（职能组成要素）将来之测试传感部分的信息及外部直接输入的指令进行集中、存储、分析、加工处理后，按照信息处理结果和规定的程序与节奏发出相应的指令，控制整个系统有目的的运行。执行机构（运动组成要素）根据控制及信息处理部分发出的指令，完成规定的动作和功能。2、小车的整体组成小车主要由51单片机电路板和两个伺服舵机组成，并配有面包板方便连接电路。同时采用USB转串口连接线，方便烧录程序。同时，我们对小车进行了相应的改装，用三个光盘夹上轮毂，外围包上了一圈胎皮作为轮胎。由于轮毂是靠胶带粘在光盘上，为使得轴心不偏离光盘中心，我们特意用尺具精确，如此保证了轴转动的平稳性。小车整体由轮子当腿，51单片机电路板当大脑，两个伺服电机当驱动能量实现小车的运动。而决定其路径的是路况和对应的大脑里的程序指令。二、方案论证我们原本设想采用将红外发射和接受装置放置在车架下面，轮子较前面一点。这样来保证轮子能尽快随着路形拐弯行驶。但是，经过很多次的尝试，并没有达到预期效果，其主要原因是，小车在拐第二个弯的时候容易大幅度摆动，导致小车没来得及检测就已经跑出轨道了。经过分析原因之后，我们决定将红外发射装置及接收装置想前轮伸展，目的是让小车在遇到弯的时候可以以小幅度的转弯行驶，避免转弯摆动时跳出轨道的黑线。三、方案实现我们将红外发射与接收装置引伸到前轮后面的两个杆旁边，其中红外发射装置用黑胶带裹住（黑色吸收红外线），使得发射装置只向前发射。并且，让两装置正对地面又有一点前伸，调整好角度使得接收装置很好接收红外线。在方案实现过程中，组长徐辉主要负责程序的编写和调试，郭亮主要负责物品的采集和协助工作。我主要负责制作轮子、调整及检查元件和连接电路等。在检查电路时，我一向很认真细心，所以没怎么出现过电路错误。在调试过程中，由于探测装置没有固定在空中，导致不稳定。我们也决定利用适当的铁丝的来固定它们，并得到了很好的效果。四、完成情况在我们大家的共同努力下，终于将我们的小车改装完毕，并且在调试的过程中展现了良好的运行状态，虽然没有达到我们预期的良好效果，但基本还算满意。实现了让小车沿着黑胶带前行，并且可以转过很大的角度。我们会进一步调整转速，并对应的调试程序。有可能的话我们会进一步探测装置的位置，达到更好的效果。五、总结1、不足与反思我们虽然设计并采用了让支撑轮在前面，但是结果并不太理想。小车在前行的时候，特别容易后仰，而且，比赛时的赛道大多都是直角弯和陡弯，因此我们只好在前面加上一个小重物，从而使得小车在启动的时候不会大幅度的跳动，并且前行的时候不会后仰，保证了它的稳定性。然而，小车变重会使得工作电流变小，摩擦力也比较大。2、个人的心得体会课程虽然结束了，但通过这门课程，我对单片机产生了浓厚的兴趣，自己也在课后买来了单片机和小车进行研究。在对小车进行改装的过程中，我也收获了很多。我们曾有过很多失败，也曾想过要放弃，但最终我们都坚持了下来，并且取得了比较满意的成绩。在以后的学习实践中，我会着重对这方面进一步学习。六、附录附录-比赛程序#include #include #include#defineLeftEmitP1_3#defineLeftRecvP2_3#defineLeftLEDP3_3#defineRightEmitP1_6#defineRightRecvP2_6#defineRightLEDP3_6#define LpEmitP1_4#define LpRecvP2_4#define LpLEDP3_4#define RpEmitP1_5#define RpRecvP2_5#define RpLEDP3_5#define testP3_7#define LeftWheel(unsigned int)1490)#define RightWheel(unsigned int)1510)unsigned short Detect,PreDire,counter1,counter2,counter3;unsigned short state,runed;unsigned short velocity=200,velocityL=200,velocityR=200;short i;void IRLaunch(unsigned char IR) if(IR=L) for(i=0;i20;i+) LeftEmit=1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_();_nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); LeftEmit=0; _nop_(); _nop_(); _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); if (IR=R) for(i=0;i20;i+) RightEmit=1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_();_nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_();_nop_(); _nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); RightEmit=0; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); if(IR=K) for(i=0;i20;i+) LpEmit=1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_();_nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_();_nop_(); LpEmit=0; _nop_(); _nop_(); _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); if(IR=Q) for(i=0;i20;i+) RpEmit=1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_();_nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_();_nop_(); _nop_(); RpEmit=0; _nop_(); _nop_(); _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); void Forward(void) int duration1=RightWheel-velocity;int duration2=LeftWheel+velocity;P1_0=1;delay_nus(duration1);P1_0=0;P1_1=1;delay_nus(duration2);P1_1=0;delay_nms(17);void Turnleft(void) int duration1=RightWheel-200+5;int duration2=LeftWheel+velocity;P1_0=1;delay_nus(duration1);P1_0=0;P1_1=1;delay_nus(duration2);P1_1=0;delay_nms(17);void Turnright(void) int duration1=RightWheel-velocity+5;int duration2=LeftWheel+200;P1_0=1;delay_nus(duration1);P1_0=0;P1_1=1;delay_nus(duration2);P1_1=0;delay_nms(17);void TurnleftST(void) int duration1=RightWheel-velocity+10;int duration2=LeftWheel;P1_0=1;delay_nus(duration1);P1_0=0;P1_1=1;delay_nus(duration2);P1_1=0;delay_nms(17);void TurnrightST(void) int duration1=RightWheel+5;int duration2=LeftWheel+velocity;P1_0=1;delay_nus(duration1);P1_0=0;P1_1=1;delay_nus(duration2);P1_1=0;delay_nms(17);void move(void) int duration1=RightWheel-velocityR+5;int duration2=LeftWheel+velocityL;P1_0=1;delay_nus(duration1);P1_0=0;P1_1=1;delay_nus(duration2);P1_1=0;delay_nms(17);intmain(void)uart_Init();state=0;counter2=0;counter3=0;while(1) if (Detect&0x08) runed=1;state=3;i=0;PreDire=1;counter1=2;counter2=3;if (counter3=0) velocity=50;/else velocity-=25;while (Detect) if (velocity150&counter3=0) velocity+=25;TurnleftST();i+;IRLaunch(L);Detect=(LeftRecv?8:0);IRLaunch(R);Detect+=(RightRecv?64:0);P3=Detect;if (Detect=0x48) /i=Detect&0x08?2:1;while (Detect&0x40) velocity=75;Forward();IRLaunch(L);Detect=(LeftRecv?8:0);IRLaunch(R);Detect+=(RightRecv?64:0);P3=Detect;/if (Detect&0x08=0) i=1; else i=i=2?2:0; Detect=0;counter3=counter3?0:5;/if (i) TurnleftEX();if (Detect&0x40)&(runed=0) runed=1;state=4;i=0;PreDire=2;counter1=2;counter2=3;if (counter3=0) velocity=50;/else velocity-=25;while (Detect) if (velocity150&counter3=0) velocity+=25;TurnrightST();i+;IRLaunch(L);Detect=(LeftRecv?8:0);IRLaunch(R);Detect+=(RightRecv?64:0);P3=Detect;if (Detect=0x48) /i=2;while (Detect&0x08) velocity=75;Forward();IRLaunch(L);Detect=(LeftRecv?8:0);IRLaunch(R);Detect+=(RightRecv?64:0);P3=Detect;/if (Detect&0x40=0) i=1; else i=i=2?2:0; Detect=0;counter3=counter3?0:5;/if (i) TurnrightEX();if (Detect=0x00|Detect=0x30)&runed=0) runed=1;if (state=0) if (velocity200) velocity+=25;Forward();if (state=1) if (velocity200) velocity+=25;else state=0;Turnleft();if (state=2) if (velocity2) if (PreDire=1) if (counter2) counter2-;else state=0;/velocityL=0;/velocityR=50;/move();TurnleftST();if (PreDire=2) if (counter2) counter2-;else state=0;/velocityL=50;/velocityR=0;/move();TurnrightST();if (PreDire=0) if (counter2) counter2-;else state=0;/velocity=50;Forward();if (Detect=0x20&runed=0) if (counter2) counter2-;if (PreDire=1) veloc