机器人创新实验智能巡线小车报告

精品文档 1欢迎下载1欢迎下载 实实 验验 报报 告告 理工类 课课 程程 名名 称称 机器人创新实验机器人创新实验 课课 程程 代代 码码 106003199106003199 学生所在学院学生所在学院 机械工程学院机械工程学院 年级年级 专业专业 班班 20142014 级机电一班级机电一班 学学 生生 姓姓 名名 学学 号号 实验总成绩实验总成绩 任任 课课 教教 师师 韦兴平韦兴平 开开 课课 学学 院院 机械工程学院机械工程学院 实验中心名称实验中心名称 机械工程基础实验中心机械工程基础实验中心 精品文档 1欢迎下载1欢迎下载 一一 设计题目设计题目 利用 Arduino 设计搭建智能巡线小车 二二 小组成员分工小组成员分工 姓名姓名 学号学号 班级班级 任务分工任务分工 袁成 3120140106114 机电一班 原理分析 黄博 3120140106121 机电一班 组装与程序分析 代博 3120140106107 机电一班 测试与程序编写 龙历 3120140106126 机电一班 程序导入与修正 查垚润 3120140106132 机电一班 维护与报告撰写 三三 实验内容 图文记录平时上课关键知识 实验内容 图文记录平时上课关键知识 1 小灯延时闪烁实验 小灯延时一秒闪烁一次 指令 delay xx 应用举例 delay 500 延迟 500ms 精品文档 2欢迎下载2欢迎下载 2 呼吸灯实验 使小灯忽明忽暗 延时 300ms 3 串口通信监视实验 1 按实验一的步骤把开发板连到 PC 机上 2 采用杜邦线把红外探头 VCC 和 GND 分别连接到开发板的 5V 和地 OUT 端连到开发板的任 意一个模拟量输入端口 3 设置对应的模拟量输入端口为输入模式 4 读取模拟量端口的值 5 打开串口并设置波特率 6 打开串口监视器 拿一物体遮挡在红外探头前方并移动 观察串口监视器中读取的模拟 量值是否变化 7 观察串口监视器界面的运行结果 如不符合预期设计要求 则重复修改及下载程序 直 到符合要求为止 指令 Serial begin xx 打开串口并设置通信波特率 应用举例 Serial begin 9600 打开串口并设置通信波特率为 9600 精品文档 3欢迎下载3欢迎下载 指令 Serial println val 在串口监视器中显示变量 val 的值 应用举例 Serial println val 在串口监视器中显示变量 val 的值 4 红外线对管实验 前端红外探头输出是模拟电压 中控板通过电压比较器 LM339 模拟电压转化为高电平或 者低电平两种结果 便于程序进行判断 以第一路红外探头来说明它的工作原理 IN1 为可 调电阻调节的电压输入端 IN 为探头输出的电压 当 IN1 大于 IN 电压时 对应的 OUT1 输 出电压接近 0V0V 此时 第一路的 LED 灯亮 当 IN1 小于 IN 电压时 对应的 OUT1 输出电压 接近 5V5V 第一路的 LED 灯灭 调节可调电阻旋钮 可以改变 IN 参考电压值 指令 pinMode pin mode 将一个引脚配置成输入或者输出模式 应用举例 pinMode 7 INPUT 将引脚 7 定义为输入接口 pinMode 5 OUTPUT 将引脚 7 定义为输出接口 指令 int analogRead pin 读取模拟输入引脚的值 并将其表示为 0 0 至至 10231023 之间的数值 对应 0 至 5V 的电压 应用举例 val analogRead 0 读取模拟接口 0 的值 并赋值给 val 精品文档 4欢迎下载4欢迎下载 5 超声波测距实验 超声波距离测试 6 小车循迹实验 四四 最终作品设计方案 图文说明设计作品原理 最终作品设计方案 图文说明设计作品原理 2020 分 分 1 小车循迹原理 巡线小车红巡线原理采用了红外线探测法 即利用红外线在不同颜色的物体表面具有不同 的反射性质的特点 在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光 当红外光遇到白色纸质地 板时发生漫反射 反射光 被装在小车上的接收管接收 如果遇到黑线则红外光被吸收 小车 上的接收管接收不到红外光 单片机就是否收到反射回来的红外光为依据来确定黑线的位置 精品文档 5欢迎下载5欢迎下载 和小车的行走路线 红外探测器探测距离有限 一般最大不应超过 3cm 2 设计要求 1 自动寻迹小车从安全区域启动 2 小车按指定路线运行 自动区分直线轨道和弯路轨道 在指定弯路处拐弯 实现灵活前 进 转弯 倒退等功能 在轨道上划出设定的地图 3 小车完成指定运行任务后 停止在终点位置上 3 主体设计 我们制定了左右两边分别用一个电机驱动的方案 即左边和右边的轮子分别用一个转速 和力矩基本完全相同的直流减速电机进行驱动 当小车需要直线前进时 两个电动机同时正 转 实现直线前进 当小车左边传感器检测到黑线时即需要左转时 此时左轮反转 右轮正 转 实现一个差速 达到向左转向的目的 当小车右边传感器检测到黑线时 即小车需要右 转 即右边车轮反转 左边车轮正转 达到向右转向的目的 五五 最终作品设计步骤 图文说明设计作品实现过程 最终作品设计步骤 图文说明设计作品实现过程 1 确定小车主要各零部件 底盘 1 片 车轮 2 个 测速码盘 2 个 减速直流电机 2 个 4 节 5 号电池盒 1 只 并排 万向轮 1 只 船型开关 1 只 紧固件 4 片 螺丝 螺母 铜柱 杜邦线若干 四路红外循迹 循迹模块 1 个 电机驱动扩展板 L293D 1 个 UNO R3 开发板 1 个 HC SR04 超声波模块 1 个 2 确定各部件位置 根据拟定方案组装小车 1 先把小车底板 紧固件 码盘的黄色保护纸撕掉 然后把紧固件插入小车底板 2 安装码盘 并把电机固定于底板 码盘轴心一面大一面小 大的一面往电机轴插 注意 电机引线铜片朝向内侧 即码盘一侧 3 插入螺丝 把电机固定到小车底板 并拧上螺帽 4 插入螺丝 固定电池盒 5 放入铜柱 拧入螺丝固定万向轮 手捏入电机并往里面插入轮子 精品文档 6欢迎下载6欢迎下载 6 用锡丝焊接排针 组合 UNO R3 开发板和电机驱动扩展板 L293D 7 用杜邦线连接四路红外循迹 循迹模块与电机驱动扩展板 L293D 并把两个红外感 应安装在小车前端各左右两侧 8 用锡丝和杜邦线 焊接船型开关与 4 节 5 号电池盒 焊接两个电机与电机驱动扩展 板 L293D 9 编程进行调试检查 观察小车电机 红外感应 开发板及扩展板是否正常工作 10 若有零件或连线松动 重新组装或焊接 11 检查一切无误 则组装完成 可进行下一步实验 精品文档 7欢迎下载7欢迎下载 精品文档 8欢迎下载8欢迎下载 六六 最终作品展示 图片及性能描述 最终作品展示 图片及性能描述 红外感应障碍实验 小车在桌子上正常行驶 当到达桌子边缘 因为红外探测器探测距离有 限 不超过 3cm 小车前端的红外线感应接收不到红外光时 小车左轮右轮反转 后退行驶 矩形循迹实验 驱动电机使小车在地面直线行驶 延时一段时间 左轮反转 右轮正转 程序循环而形成 一个矩形循迹行驶 精品文档 9欢迎下载9欢迎下载 最终循迹实验 小车从 A 点出发 经过黑线轨迹到达 B 点 小车直线前进时 两个电动机同时正转 实现 直线前进 当小车左边传感器检测到黑线时 即小车需要左转时 此时左轮反转 右轮正转 实现一个差 速 达到向左转向的目的 当小车右边传感器检测到黑线时 即小车需要右转时 此时右边车轮反转 左 边车轮正转 达到向右转向的目的 当两个传感器都检测到黑线时 停止前进 精品文档 10欢迎下载10欢迎下载 七七 设计心得 选作题 设计心得 选作题 通过本次实验 利用 Arduino 设计搭建智能巡线小车加深了我们对巡线小车的了解 更 进一步的掌握了各部件之间的功能特性 让我们在更多的实验当中灵活利用各个部件以实现 结构更加复杂 功能更加强大的机构或机器 在实验中要注意各个部件之间的连接是否稳定 是否能完成既定项目的要求 经过这两周的实验 我们顺利的完成了我们的小车 我们非常的高兴 虽然整个过程中 我们遇到了不少的困难 在这次的设计中也得到了老师的指点 如果不是老师的细心指导我 也不会这么顺利的做出来 特别是在调试的时候 有一次我们在传感器的接收方式上不太了 解 在我们问过老师后才了解传感器的接受方式 小车在跑道上运行的时候发现小车不能在 转弯处顺利的通过 经过我们的多次改变数据后 有时可以通过但有时又不能通过 始终不 能理解到底是不是传感器灵敏度的问题 后来还是得到了老师的指点 帮我们调试好之后才 解决了问题 在这次的实训中我们懂得了团队合作的重要性 其实有很多事只靠自己是做不出来的 如果是一个团队就可以在优先的时间里做出更好的结果 而且我们可以取长补短使自己不断 进步 在课堂上我们学到的是理论知识 实验就是让我们把所学到的知识运用起来 解决实 际问题 我们觉得非常好 如果我们只知道写一些小程序 当真让我们做一些东西时 你会 发现还有实验的非常有用 对我们的许多小问题 并不是那么的简单 所以这次实验对我们 的帮助很大 非常感谢老师和同学们的帮助 八八 对本课程建议或意见 选作题 对本课程建议或意见 选作题 学习这门课程 锻炼了同学们的动手能力 协作能力及解决问题的能力等 在此 我们 非常感谢韦老师的热情帮助和悉心指导 让我们增长了见识 学到了对机器人的许多相关知 识 通过对本课程的学习 我们非常满意 无任何意见 对于今后的该类课程 我们有如下几点建议 1 指导学生如何运用编程软件 加强编程能力 2 改为半命题的开放性课题 让学生自由发挥 锻炼学生的创新能力 3 给学生播放与实验相关的实验视频 加强学生对实验的了解 明白自己该怎么做 4 让学生小组之间进行比赛 看最终的实验结果谁的最优 用笔或笔记本做奖品 调动 学生的积极性 增强老师与同学 同学与同学之间的互动性 附录 设计文件 工程图 代码等 附录 设计文件 工程图 代码等 小灯闪烁程序 int ledPin 13 void setup pinMode ledPin OUTPUT void loop digitalWrite ledPin HIGH delay 1000 精品文档 11欢迎下载11欢迎下载 digitalWrite ledPin LOW delay 1000 呼吸灯程序 void setup pinMode 11 OUTPUT void loop for int a 0 a 0 a analogWrite 11 a delay 8 delay 300 串口通信监视程序 void setup pinMode 11 OUTPUT Serial begin 9600 void loop for int a 0 a 0 a analogWrite 11 a delay 8 精品文档 12欢迎下载12欢迎下载 Serial println a delay 300 红外线对管程序 int d void setup pinMode A0 INPUT Serial begin 9600 void loop d analogRead A0 Serial println d delay 100 超声波测距程序 int TrigPin 2 int EchoPin 3 float distance 0 void setup pinMode TrigPin OUTPUT Serial begin 9600 pinMode EchoPin INPUT Serial println Ultrasonic sensor void loop digitalWrite TrigPin LOW delayMicroseconds 2 digitalWrite TrigPin HIGH delayMicroseconds 10 digitalWrite TrigPin LOW distance pulseIn EchoPin HIGH 58 00 Serial print distance Serial print cm Serial println delay 1000 矩形循迹程序 include AF DCMotor M2 2 MOTOR12 1KHZ 精品文档 13欢迎下载13欢迎下载 AF DCMotor M3 3 MOTOR12 1KHZ int a d void setup pinMode A0 INPUT pinMode A1 INPUT put your setup code here to run once void loop put your main code here to run repeatedly a analogRead A0 d analogRead A1 M2 setSpeed 250 M3 setSpeed 250 if a 20 M3 run FORWARD else M2 run BACKWARD M3 run BACKWARD delay 2000 M2 run