能力风暴个人机器人

第二章能力风暴机器人PersonalRobotsABILITYSTORMS,能力风暴智能机器人具有以下三个方面的技术特点：1强大的交互式C语言。具有典型的嵌入式操作系统特征，在线编程环境可以进行机器人应用程序的编程和创新实践。2采用模块化结构。标准C语言程序开发可以采用各种模块（库函数），使得程序开发简单化。3运用开放式接口。JC操作系统的软件与硬件接口达到了高度开放，软硬接口的扩展可以增加机器人的功能，智能机器人能够完成各种挑战性的任务。,2.1能力风暴个人机器人结构,2.1.1智能机器人的系统结构智能机器人系统融合了光学、机械、电子、计算机等学科的高科技知识。从物质、能量、信息三大流转换的观点，可分为：结构系统、运动系统、动力系统、感智系统与控制系统。,一、智能机器人的总体结构,能力风暴个人机器人侧视图,能力风暴个人机器人俯视图,一、智能机器人的主要部件,1、减速装置：减速装置由电机和减速器组成。直流电机将电能转换成动能，减速器将直流电机的高转速，小转矩的运动转换成低转速、大转矩。2、轮子：智能机器人的行走工具。采用左右两个主动轮驱动，前后两个导向轮，导向轮可以自由转向，并且保持与地面接触。3、码盘：对转动的主动轮转速和转角的进行测定。码盘装在主动轮的内侧，用黑白相间的铝合金制成的园盘，共分66等份，相当于传感器的反射器。光照在明暗相间的条码上，通过光电转换构成一个脉冲信号；每个脉冲的分辨率约为10.91度，轮子的直径为65mm，周长的分辨率约为6.19mm。,4、电池：智能机器人的能源。电池采用镍氢电池，6伏，1.2Ah5、底盘：机架结构的基础6、外壳：外壳采用仿飞碟的形状，突出起新颖的造型。外壳四周有15个孔，便于安装各类传感器。7、液晶显示器：显示机器人运动的各种信息。8、传感器：传感器是机器人的感觉器官。碰撞传感器红外传感器光敏传感器光电编码器麦克风9、控制板：控制板是机器人控制电路。10、碰撞环：用于机器人感受来自不同方向的碰撞。,二、能力风暴个人机器人硬件结构,硬件结构分四部分组成微控制部分、传感部分、执行部分、外部扩展部分。,1、微控制部分：包括微控器（M68HC11）、外部存储器、ASBUS总线、串行通讯。2、传感部分：包括四只碰撞传感器（开关）、二只红外传感器、二只光敏传感器、二只光电传感器、一只麦克风。3、执行部分：包括二只直流电机、LCD液晶显示器、喇叭。4、外部扩展部分：采用扩展卡，扩展机器人的各种功能。,2.1.2微控制器（MCU）,采用美国莫托罗拉公司微控制器（M68HC11）,1、CPU68HC11的CPU有两个8位累加器，两个16位变址寄存器、一个8位条件寄存器，一个16位堆栈指针和程序计数器.M6800M6801指令系统，共300多条指令：16位加、减、乘、除指令。学习使用单片机，可以真切感受计算原理，指令的构成，时钟周期、指令周期等等。2、片内存储器68HC11A1无内部ROM，有512字节EEPROM，可重定位的256字节RAM。3、定时器和脉冲电路16位高性能定时器系统，8M晶振，定时器频率为2MHZ（周期0.5s），3个输入捕捉，可测量脉冲数量脉冲周期、宽度和相位等；5个输出比较，可输出PWM信号，可以完成各种定时控制功能，有定时器溢出中断功能。高性能定时器是68HC11的特色，智能机器人中用输入捕捉计码盘信号，用输出比较功能控制直接电机。,4、串行口32串行通讯接口SCI，智能机器人用于和PC机通信：全双工同步串行外围接口SPI，Motorala单片机独有的串口标准，速度可达到2Mbps以上，用于扩展外围芯片和多机通讯，智能机器人中已将其用于其他设备驱动中。5、A/D转换器8个输入通道和四个转换结果寄存器，完成四路A/D转换或连续对同一路采样转换4次的功能。后一种功能可以方便实施去掉最大、最小、取增多位的滤波方法。智能机器人中碰撞传感器、声音均使用A/D转换器，非常方便，这也是68HC11的特色。6、中断有16个硬件中断和两个软件中断，它们各有独立的中断向量和中断允许位，响应中断时能自动保护所有的CPU寄存器。另外具有实时中断电路，可每隔指定的时间产生一次中断。而8051单片机则只有5个硬件中断。,7、并行I/0单片方法工作时，有38个I/0；扩展方式时：有8位数据单线和16位地址总线，可扩展64K存储器，另有2个8位I/0口。8、复位系统计算机有多种复位方式：上电自动复位；外部RESET复位；看门狗复位（软件工作不正常时）；时钟监视复位。智能机器人采用前两种复位方式。,2.2交互式C语言,基于能力风暴个人机器人开发系统专用的标准C语言。,1、JC简介交互式C语言（简称JC）是用于能力风暴个人机器人（基于68HC11芯片）的专用开发系统。JC由两部分组成：编译环境（包括交互式命令行编辑和调试功能）和能力风暴操作系统。2、运行JC首先要在计算机上安装JC。把能力风暴机器人连接到计算机的一个串口上，打开能力风暴电源开关，并运行JC。电源开关打开，JC将引导下载操作系统；若控制板上已有操作系统，运行JC时，JC将初始化能力风暴内存并下载系统库函数。如果能力风暴液晶面板上显示“SOSGrandarAbilityStorms”和跳动的太极图案，表示操作系统已在正常运行。如果没有，必须重新下载操作系统。,3、应用JC当JC和能力风暴连接成功后，C语言表达式、函数调用和JC命令都可以在“JC”提示符后输入。例：计算算术表达式1+2，可以输入：JC1+2表达式键入后，JC先在主机编译它，然后下传给能力风暴操作系统计算。能力风暴系统计算编译过的表达式，再返回结果，显示在主机上的JC窗口里。4、JC交互命令JC响应以下命令：Loadfilename用于编译和装载指定文件。Unloadfilename用于卸载指定文件，并重新编译和装载剩余的文件。Listfiles用于显示当前JC中已装载的文件。Listglobals用于显示当前定义的所有全局变量。Listfunctions用于显示当前定义的JC函数。Listdefines用于显示当前定义的宏的名字和值。Killall用于撤消所有正在运行的进程。Ps用于显示所有运行进程的状态。Help用于显JC命令的帮助信息。Quit用于退出JC。,5.交互式C语言的结构（1）数据对象int(整数型数据对象)float(浮点数型数据对象)char(字符型数据对象)（2）语句表达式算术运算符：+-*/+-比较运算符：=xiaoli_tizhong)小王檫黑板；/*如果小王比小李重,则小王檫黑板*/,（3）逻辑运算符|while(1)/*一直循环*/ir=ir_detector();if(ir=0)/*检测不到物体*/stop();/*停下来*/else/*检测到有移动物体*/drive(30,0);/*跟进*/,示例程序,Voidmain()intir;while(1)ir=ir_detector();if(ir!=0b00)drive(-80,-40);wait(0.5);drive(100,0);,自编简短程序：,请用红外传感器检测障碍，并用液晶显示器显示，无障碍，显示0，右边有障碍显示1，左边有障碍显示2，前方有障碍显示3,专题