第十一课认识机器人.ppt

第十一课、认识机器人,永恒乡逸夫学校石晓峰,认识机器人,机器人体现了人类长期以来的一种愿望，即用一种具有似人功能的机器替代人去进行各种活动。机器人有一个功能很强的“大脑”和一组灵敏的“感觉”器官，它不仅可以随着外部环境敏捷地做出反应，而且还可以与你进行交流。它有听觉、视觉和触觉，它还会像人一样使用动作和声音来表达与它周围世界互动时的感觉，如：会唱歌、会跳舞；在早晨，它会叫你起床；出去散步的时候它会跟在你后面，边走边唱；放了学回家，它会哼着小曲欢迎你；夜晚，它又可以不知疲惫地充当你的忠实卫士，寒假在你的身边保护你,学习目标,、认识机器人、通过本课的学习，了解机器人的种类、组成。,能力风暴AS-MII硬件及传感器,智能机器人的三大要素：,感官、控制与执行部分,整个信息处理过程包括：信息获取信息存储信息处理信息传递信息输出,能力风暴个人机器人的硬件结构,能力风暴的机械系统,能力风暴的机械系统是指构成能力风暴的躯干和行走的部分它包括如下基本构件：,上壳,“能力风暴”的外壳采用仿飞碟形状，突出其新颖的造型。外壳的四周有15个孔用于安装各种传感器，中间的方孔用于安装液晶显示器，大圆孔安装透明盖。,底盘,底盘是能力风暴的支架，它就相当于人体的骨骼,电池,本图只是电池装在电池盒里的整体形象，其实在盒子里面是带保护电路的高能锂电池,驱动轮电机的动力传给驱动轮，它是能力风暴动起来的执行器,轮子,从动轮起辅助运动作用,导向轮,齿轮头,齿轮头由电机和减速器组成电机是能力风暴的能源转换器,直流电机是将电能转化为动能减速器是将高速减为低速,齿轮传动三级减速机构,能力风暴的传感器及处理电路,传感器是将力或温度、距离等各种工业量改变为电信号输出的元件。以下能力风暴上常用的几种传感器：1.红外传感器2.光敏传感器3.碰撞传感器4.光电编码器5.声音传感器,能力风暴运用了2只红外发射管（970nm）和一只红外接收模块构成红外传感系统，主要用来检测前方、左前方和右前方的障碍，检测距离范围为1080cm。,红外传感器,用户可以通过调节IRLEFT和IRRIGHT两个电位器来调节左右两个红外的检测距离。红外传感器的插针是有方向性的，安装时应注意方向。如插反不会损坏元件，但传感器会不工作。,红外插座,在此，应特别注意红外接收模块只是在接收到了一定强度的红外光时才起到质的变化，认为有障碍。所以，当障碍物太细时，能力风暴智能机器人会检测不到；当障碍物是黑色或深色时，会吸收大部分的红外光，而只反射回一小部分，有时会使接收模块接收到的红外光强度不够，不足以产生有障碍的信号。,红外检测原理图,能力风暴个人机器人上有2只光敏传感器，它可以检测到光线的强弱。光敏传感器的阻值受照射在它上面的光线强弱的影响，其阻值在很暗的环境下为几百，室内照度下几，阳光或强光下几十。,光敏传感器,光敏传感器是一个可变的电阻，它的接插方式没有方向性。,光敏插座,碰撞传感器是使能力风暴个人机器人有感知碰撞环上的碰撞信息能力的传感器。在能力风暴个人机器人的左前、右前、左后、右后设置有四个碰撞开关（常开），它们与碰撞环共同构成了碰撞传感器。,碰撞传感器,四个基本方向发生碰撞时返回值（二进制）对应关系如下：左前右前左后右后0010000110000100,碰撞传感器的电路图,光电编码器是一种能够传递位置信息的传感器，它由光电编码模块及码盘组成。能力风暴个人机器人有2只光电编码器，运用红外发射接收模块。反射器(即码盘)是黑白相间的铝合金制成的圆片，66等分。,光电编码器,当码盘随轮子旋转时，黑条和白条交替经过光电编码器，反馈的信号状态不同,即构成一个脉冲。因此360度共产生33个脉冲，每个脉冲的分辨率约为10.91度，轮子直径为65mm，则周长方面的分辨率约为6.19mm。,声音传感器,能力风暴个人机器人上的麦克风microphone是能够识别声音声强大小的声音传感器。当对着microphone发出一些声音，可以看到microphone的值不断变化。它的变化范围是0255。,麦克风采集到的信号通过LM386（IC5）进行放大，放大倍数为200（由C13确定），输出信号接至PE2。没有声音时，电压为25V左右，转换为8位二进制数后得到的十进制整数为127左右,声音传感器原理图,能力风暴还能集成很多其他的传感器，插在ASBus上即可使用。下面作简单介绍：人体热释片传感器超声传感器连续测距红外传感器数字指南针温度传感器火焰传感器。,其他的传感器,能力风暴计算机硬件,68HC11E1有CPU、片内存储器、定时器系统、串行口、A/D、并行I/O口，中断和复位系统组成。,微控制器（MCU),68HC11E1原理结构图,外部存储器,能力风暴个人机器人扩展了32K的静态不挥发RAM。其优点是既有静态RAM的速度和方便（70ns），又有EEPROM或FlashRom的掉电不丢失性，从而能将程序和数据合用一个芯片。AS62256写入的数据可保存十年以上，同时具有可靠的上电、掉电、强静电等数据保护功能。,能力风暴控制板采用Maxim603稳压芯片，提供500MA，5V电压，该芯片自身的功耗很低。低电压复位保护电路采用DS1233，当电压低于4.5V，将产生复位信号，同时红色BAT发光二极管变亮,电源与复位电路,能力风暴采用MAX232串口驱动芯片，有2路输入输出，PC发过来的信号IC7-9再经过一路输入去驱动COM发光二极管，因此PC传数据给能力风暴时，黄色COM发光二极管会闪动。,通信,电机驱动采用广茂达定制的直流电机驱动芯片IC8（AS611）,电机驱动电路,能力风暴控制板设计了ASBUS总线见（图），简单类似于ISA和PCI总线。采用堆叠式的ASBUS扩展卡可以方便扩展控制板的功能。,硬件扩展总线（ASBUS),ASBUSA和ASBUSB分别有14个信号线。PCO-PC7：数据总线RESET：复位信号IRQ：外部中断输入脚VCC：+5V电源（负载不要超过300MA）Vmotor：电机电压，也即电池电压，可接较大负载GND：地IS0-IS3：输入选择线0-3OS0-0S3：输出选择线0-3PA1-PA2