模型机器人介绍

1、精品资料推荐第一章模型机器人介绍在本章中我们学习了解模型机器人常见的的几种系列，以及每种系列机器人的特点。同学们可以通过图片来观察一下，看看你以前在各种场合见过哪几种系列的模型机器人。注：在我们后续的学习中，我们将采用积木式系列机器人来完成各项任务。1.1甲虫系列特点：1、入门简单2、结构固定3、传感器设置固定4、编程简单5、娱乐趣味性强学习要点：1、机器人初级入门学习2、编程原理学习3、传感器原理学习?甲虫系列机器人属于结构固定的机器人1.2 伺服系列特点：1、模拟结构2、肢体语言丰富3、动作调整细致26学习要点:1、肢体结构研究2、运动原理研究3、工业控制原理研究?伺服系列机器人属于仿生肢

2、体机器人1.3 积木系列特点：1、模块结构2、端口数量多3、编程语言多样化4、具备开放性以及模块化学习要点：1、算法和程序原理2、结构搭建原理3、机器人制作4、整体协调能力我校机器人小组主要选用的就是这种积木系列的模型机器人，通过积木式的组装与程序调试，我们可以让机器人按照我们的意愿去完成各项任务。1.4 DIY系列特点：1、结构组合情况多样2、功能组合变化丰富3、材料题材来源丰富学习要点：1、动手能力锻炼2、创造能力锻炼1.5 虚拟系列特点:学习要点:1、图形编程、c源代码显示1、编程原理2、学习成本低廉、全软件教学2、事件处理能力3、活动形式多样3、语言学习能力机器人快车软件一一用来编写给

3、机器人运行的命令第二章模型机器人硬件入门讲解2.1 机器人运作原理2.2.1采用AVR系列单片机特点：2.2 机器人的大脑一一主控制器RCU介绍1、ATME公司产品，与51系列控制方法接近，学生容易上手2、运算速度非常快3、程序空间大，能够容纳的程序数量多2.2.2电脑与RCU之间的传输方式当我们在电脑上完成机器人主控程序的编写后，一般采用以下几种方式把电脑上的程序传输到RCHk串口传输、USB专输、红外线传输、无线电传输2.3 机器人动作模块介绍2.3.1 发光模块模块功能：主要起指示作用。同时能够增加机器人的动态效果。模块应用：状态指示灯、流水灯等2.3.2 马达模块模块功能：作为机器人行

4、走的车轮等2.3.3风扇模块模块功能：具有吹风的功能，可选择正转、反转或是静止。可以带动物体运动，能够前转、后转或是静止。速度调整范围是模块应用：2.3.5 液晶模块模块功能：显示数据。能够显示4位的数据，每个显示位数据能够独立控制。模块应用：显示测量的环境数据,如黑标测量等2.3.6 伺服电机模块功能：可以带动物体运动，能够。能够随意定位在1180度的角度范围内。2.4 动作模块实验一一机器人曲线运动材料：主控制器、马达模块学习目的：通过编制程序，了解各种转弯动作的控制方法以及用途。转弯的方法：（设置两个弁列的马达模块的动作）1、一个不动一个前进：靠近的转弯2、一个不动一个后退：远离的转弯3

5、、一个前进一个后退：原地急转弯4、一个马达快，一个马达慢（同方向）2.5 机器人感应模块介绍2.5.1 触碰检测模块模块功能：表示一种有或无的状态。检测外界的碰撞信号，模块应用：触碰小车、开关等2.5.2 环境光测量模块模块功能:环境亮度的检测，能够供1255个亮度级。模块应用：路灯、天亮提示等2.5.3 模拟黑标模块模块功能：检测外界的灰度变化、颜色变化，对应显示出1255的状态值。黑标检测等模块应用：2.5.4 红外发射接收模块模块功能:发射特定的红外线以及检测特定的红外线模块应用：两个模块能够独立使用或是混合使用。障碍检测等。2.6感应模块实验一一模拟黑标演示主控制器、模拟黑标模块、液晶

6、显示模块2.5.5 声音检测模块模块功能：检测外界声音的波动，同时，模块应用：声控开关等材料:学习目的:通过编制程序，学习运用液晶显示模块显示动态数据。2.7感应模块与动作模块对照2.7.1 两种模块的区别对照表参数动作模块感应模块接口设置rru攵rru攵状态设置有没有状态返回没有有要点：容器-变量是程序编写中使用的变量。主要用来保存返回的结果或是经常变动的数据。第三章模型机器人软件入门讲解在上一章节中，我们学习了组装机器人外形的硬件，以及让机器人运动的两种硬件模块。现在我们就来学习一下如何让那些硬件动起来一一看看控制这些硬件模块的软件是怎样的。3.1 软件安装以下以演示图来学习如何安装程序软

7、件步骤1:安装.NET后台步骤2:安装RC皿程控制软件步骤3:语言选择步骤4:编译器设置文件gI编辑更）视图工具窗口®3帮助国）口5n电鱼X二系统库砥姓=日7、步骤5:编译器选择选择完编译器后，我们就完成了RC诉程控制软件的安装，下面我们来初步学习一下如何使用这个软件。3.2 软件操作流程3.3 软件操作3.3.1 新建对象种类3.3.2软件整体架构3.3.3打开硬件信息表3.3.4硬件信息设置?机器人硬件模块信息设置流程:V选择硬件类型添加硬件实例选择硬件端口?硬件信息设置范例佞件设置硬件端口命名选择硬件端口-mn-wlYXVG_皿司骑在底端口改流口除外）命名确宝取消3.3.5软件

8、编程一模块连接E免制针按默Um序排兜PiftO：N/XEpin从模块库选择模块点击前模块绿色点点击后模块红色点3.3.6软件编程一模块属性设置双击模块输入端口参数输入状态参数3.4软件编程实验3.4.1 发光实验控制一个发光模块发光，由简单开、关灯演变成闪烁灯光。示范发光模块以及延时模块的使用方法。3.4.2 直线运动实验控制两个马达模块直线运动，练习同时设置、控制两个模块的方法。同学们，你成功完成了上述的两个小实验了吗？通过以上两个简单的编程实验，让我们了解了机器人编程的初步概念，感受了一下如何通过我们自己编写的程序去让机器人的部件按照我们的意愿去执行任务，在接下来的学习中，我们将深入研究机

9、器人控制程序。第四章模型机器人综合实例在这一章节中，同学们将学习机器人的综合实例，让我们一起通过一个有趣的机器人足球方案来具体看看我们的机器人是怎样一步步搭建起来的！4.1 结构搭建搭建之前，请先了解我们的机器人适应规则所规定的尺寸大小，按规则要求足球机器人能够放入一个直径为30cm的圆桶内，挡球装置的深度不能超过3cm,有了这个思路，同时为了能够更好的适应比赛和教学，本案例使用了指南针模块，思路基本构思出来，现在开始搭建。器材准备：“JMC-JY-0409套装”+“JMC-JX-2000简易版足球加强套装”。工具准备：螺丝刀（中鸣0409套装已配）、补车胎用胶水或502胶水（可选，在五金店买

10、到）4.1.1进攻足球机器人搭建（一）挡球装置的搭建（a）追加零件如下图：精品资料推荐,27(d)追加零件如下图:精品资料推荐33四排连接板（2件）M2.5X14 螺栓（1 件）M2.5铜螺母（1件）棍子-112 （4件）九排连接板（2件）（a）追加零件如下图:（二）指南针装置搭建（b）追加零件如下图：（注意指南指南针的朝向）M2.5X31螺栓（1件）M2.5铜螺母（1件）指南针模块B（1件）（三）小车主体搭建（a）追加零件如下图：（注意马达的方向）九排连接板（4件）(c)M2.5x48螺栓（4件）M2.5铜螺母（4件）轮胎（2件）轮毂（2件）（b）追加零件如下图:追加零件如下图:BE-348

11、7条形马达模块（2件）RCU(1件)转轮轴（2件）（d）追加零件如下图:M2.5x14 螺栓（4 件）M2.5铜螺母（4件）一九排连接板（1件）简易版万向轮模块（1件）（e）追加零件如下图：（把挡球装置安装在马达上）挡球装置（1件）M2.5x14螺栓（2件）M2.5铜螺母（2件）（f）追加零件如下图：（进一步用螺栓螺母固定挡球装置）M2.5x14螺栓（2件）M2.5铜螺母（2件）（g）追加零件如下图：（安装指南针装置）指南针装置（i件）4.1.2 防守足球机器人搭建防守机器人由于为了守门的方便，故意把挡球装置做的很宽，所以防守机器人与进攻机器人结构大同小异，只是挡球装置不同。（一）挡球装置的搭

12、建：为了更好的找球，我们给防守机器人安装了5个火焰模块，没有安装触碰模块。（a）追加零件如下图:（b）追加零件如下图:M2.5x48螺栓（2件）M2.5铜螺母（2件）九排连接板（3件）M2.5x14螺栓（2件）M2.5铜螺母（2件）（C）追加零件如下图:M2.5x31螺栓（4件）M2.5铜螺母（4件）精品资料推荐（防守机器人最终效果图二）34精品资料推荐4.1.3 端口接线说明（1）进攻机器人接线示意图如下:（右马达）（右触碰）（右火焰）（中火巡）（指南针）（左马达）（左触碰）（左火焰）精品资料推荐（指南针）右马达左马达（右2火焰）（左2火焰）（右火焰）（中火焰）（左火焰）4.2 机器人足球例

13、程说明4.2.2 变量说明以及“靠近球”概念说明(1)进攻足球机器人变量说明变量名变量说明变量名变量说明Guangzuo左侧火焰检测光值p1r场地定义角Guangzhong中间火焰检测光值p2场地定义角Guangyou右侧火眼检测光值q1f场地定义角Guangkan环境光最大光值q2场地定义角Pengzuo左侧触碰状态b指南针读取数据Pengyou右侧触碰状态t系统时间及量值(2)防守足球机器人变量说明变量名变量说明变量名变量说明Guangzuo左侧火焰检测光值p1r场地定义角Guangzhong中间火焰检测光值_p2场地定义角Guangyou右侧火眼检测光值q1一场地定义角Guangkan环

14、境光最大光值q2场地定义角Guangzuo2左侧2火焰检测光值b指南针读取数据Guangzyou2右侧2火焰检测光值t;系统时间及量值t0系统时间运算中间值(3)指南针显示角度以及场地定义角度说明180正南(错方如右图所示意，指南针一般显示角度为0度360度，如果把指南针对准敌方的球门置一次零，那么垂直敌方球门的那根红线就是0度或者360度的定义线(指南针的详细使用说明可参考我公司的相关文档)，由于指南针模块本身的读数误差，我们必须定义角度pl和p2,也就是0p1以及p2360是实际上的垂直敌方球门的方向范围，也是我们机器人最想进攻的方向。38精品资料推荐一般情况下，定义p1=15度，p2=3

15、45度比较合适。另外我们也要定义角度q1和q2,也就是敌方和我方的角度范围，从图可以看出，红色以及紫色剖面区域是机器人朝向敌方的角度范围，绿色剖面范围是机器人朝向我方的角度范围。q1一般比90稍大或稍小一点，也可直接定义为90。q2一股比270稍小或稍大一点,也可直接定义为270。(4) “靠近球”的概念为了看懂本例程说明，必须弄懂一个概念,靠近球的概念，因为机器人在场地中运行，不可能在任何情况下都让指南针发挥作用，否则的话就失去了意义，我们必须定义一个临界点，让机器人知道自己距离足球的远近，在这里，我们以中间火焰模块检测的足球光值来判断机器人与足球的之间的距离。在图中，蓝色圆圈就是靠近球的边

16、界线，蓝色圆圈内部就是靠近球的范围，红色剖面线区域是远离球的范围。边界线定义所要求的中间火焰光值在不同的程序段中有不同的大小，完全靠自己的实际调试来定义，没有一个恒定值，另外这个圆圈范围也只是个大概值，不可能很准确。靠近球的边界线，可以简单的用中间火焰模块的光值大小来判断(5) “靠近球”，机器人朝向敌方概念示意图，如下图左。可以用指南针角度表示为：0<b<=q1或者q2<=b<=360(青色剖面线范围)(6) “靠近球”，机器人朝向我方概念示意图，如下图右。用指南针角度表示为：q1<b<q2(绿色剖面线范围)H隼方） _14.2.2 进攻足球机器人程序（一

17、）进攻足球机器人程序可以简单的分为5个程序段：第一段：对全局变量赋值，让机器人无条件直冲2秒，然后进入一个大while循环，检测光值、触碰、指南针。第二段：使用一个小while循环，并用while判断来检测机器人是否靠近球朝向敌方，如果是，则执行这个小循环，让机器人调整方向朝敌方进攻推球。第三段：先用一个分if判断来检测机器人是否靠近球朝向我方，如果是进入一个小while循环，让机器人调整方向转身后退，以便能让机器人能够绕到球的后面并对准敌方球门。第四段：用if来判断机器人是否看到球，如果是，让机器人追逐足球，以便让机器人靠近球。第五段：用if来判断机器人是否没有看到球，如果是，让机器人旋转找

18、球。while循环，每个内部while循环都设置了系同时注意：本程序有两个内部统时钟，用以来检查循环是否超时。48（二）进攻机器人程序流程图如下:（三）进攻机器人程序完整截图如下:道逗西逊J造爻扁A.KI:KIH-AiljJ,寤幺兔必Ca.lcu<S3ShuleLlflOtS；eAKulationCilCU-I抑TiQOL；。中i.Dl-jgli0l/10sleu-lationlafioni靠靠医机®二朝亘造立札ffi：3a前进W-hile时尚蓝道钝;二而,：下;亍甬菊砥!一"一="一=,»r-一="n，=s，-l，一，0i/囱BI

19、74;程序段程序段怦4国金二三无1/lOsE"Wil*隙逋或生意三酮算凌静翳富：BWj.窿斯图二方.轮前进i三;/"一一-，*一一，.一一*-也维包红专氢戴巡匿费回7两睡前进逗道置翦镭lf*rU吻0iIXI程序段看完上面这张程序的截图，同学们是不是觉得很复杂呢？没关系，下面我们来详细分段解释：(1)程序段1(程序开始部分)在这里，首先要对几个全局变量赋值，看见球的光值Guangkan的赋值要根据实际现场环境来确定，在本例程中，笔者场地的环境最大光值为20左右，一股定义角分别为p1=15,p2=345,q1=90,q2=27Q然后是足球在开球阶段直冲两秒，这里使用了一个延时模

20、块。然后进入一个大循环，使用一个while模块，测量火焰光值与指南针角度，触碰状态，程序流入到下一个程序段。特别提示：这里Guangkan的赋值一定要根据现场环境来定，定义角赋值可以根据您的使用经验跟笔者的数据略有出入。(2)程序段2(靠近球，机器人朝向敌方，小车通过指南针来校正推球)(3)程序段3(靠近球，机器人朝向我方，小车通过指南针来转身后退)在这里，我们首先使用一个if语句来判断机器人是否靠近球朝想我方，条件成立，则进入一个while小循环，让机器人转身后退，if条件表达式为(Guangzhong>=180)&&(b>=q1)&&(b<

21、=q2),跳出这个循环的条件是当时间超过某一个数值时，强行中断循环，程序进入下个程序段。(在这里之所以不用while来判断光值，是因为在转身过程中，光值变化很大，否则无法完成这个转身过程。)特别提示：表达式里的数值可以根据实际使用调试情况来更改。(4)程序段4(机器人看到球，追逐足球)在这里，如果机器人看到球，但是没有“靠近球”，机器人必须通过追逐足球来缩短与足球的距离，当距离短到“靠近球”时，程序便会进入程序段3或程序段4两个相对封闭的小循环。追球程序的原理如下：当左边的火焰值大于中间的火焰值时并且左边的火焰值大于环境光值时，左轮停，右轮前进当右边的火焰值大于中间的火焰值时并且右边的火焰值大

22、于环境光值时，右轮停，左轮前进当中间的火焰值大于左边和右边的火焰值时并且中间的火焰值大于环境光值时，左轮右轮都前进（5）程序段5（机器人没有看到球，机器人旋转找球）4.2.3 防守足球机器人程序（一）防守足球机器人程序可以简单的分为6个程序段：第一段：对全局变量赋值，然后进入一个大while循环，检测光值、触碰、指南针。第二段：用if判断来检测机器人是否靠近球朝向敌方，如果是，则执行一个while小循环，让机器人调整方向朝敌方进攻。第三段：让机器人无条件返回，返回所需的时间是上一个程序段所记录下来的时问。第四段：先用一个分if判断来检测机器人是否靠近球朝向我方，如果是进入一个小while循环，

23、让机器人调整方向转身后退，以便能让机器人能够绕到球的后面并对准敌方球门。第五段：用if来判断机器人是否看到球，如果是，让机器人正对足球但不追球。第六段：用while来判断机器人是否没有看到球，如果是，让机器人摇摆找球。（二）防守机器人程序流程图如下:精品资料推荐（三）防守机器人程序完整截图如下:1程序段2C1ICUlit出nfc+JJ程序段3精品资料推荐63F面来详细分段解释:(1)程序段1 (程序开始部分)(2)程序段2(靠近球，机器人朝向敌方，小车通过指南针来校正前进):靠近球，如果机器人朝向敌方，扬器人正北前iSi像江左近;百匏箭i用谭仕石口，左粕的进我注干画二商乾群前圜本程序段与进攻程

24、序段2有较大差别，首先用if语句来判断是否靠近球朝向敌方，if判断条件表达式是：(Guangzhong>=120)&&(b<q1)|(b>q2)&&(b!=9999),如果条件成立，就让机器人往前冲，同时也把本程序段循环的时间记录下来。(3)程序段3(机器人按原路返回，保证防守机器人始终靠近自己的球门)EndWhJIt本程序段紧挨着程序段2,前个程序段机器人往前冲了多少，本程序段就往后退多少，保证机器人能够基本留守在自家门口。(4)程序段4(靠近球，机器人朝向我方，小车通过指南针来转身后退)本程序段与进攻机器人程序段3完全一样，只是if表达式的

25、数值有点区别,if表达式是：(Guangzhong>=120)&&(b>=q1)&&(b<=q2)(5)程序段5(没有靠近球，机器人看到球，纠正方向让机器人正对球，但是不前进)本程序段与进攻机器人程序段4有点类似，但是又有差别，本程序段的特点是看到球但不会追球，但它也不是一点动作都没有，而会自动调整机器人，保证机器人始终正对着球，并且留守在自家门口。对准球而不追球程序的原理如下：当左边的火焰值大于中间的火焰值时并且左边的火焰值大于环境光值时，左轮停，右轮前进。当右边的火焰值大于中间的火焰值时并且右边的火焰值大于环境光值时，左轮停，右轮后退。当中

26、间的火焰值大于左边和右边的火焰值时并且中间的火焰值大于环境光值时，左轮右轮都停止。(6)程序段6(机器人看到球，机器人左右原地摇摆找球)4.3 程序调试和使用技巧4.3.1 一般调试（ 1）整理场地：整理好足球场地，使你的场地标准尽量接近实际的比赛场地，如果可能，应尽量避免环境光的影响，例如拉上窗帘，关掉照明设备等。（ 2）检测马达的转向：在我们的马达装配中，马达设置“0”是前进，或者马达设置“2”是前进可能具有未知性，所以必须检测左、右马达在什么状态下是前进，在什么状态下是后退，在本例程中，左马达设置为“2”马达前进，右马达设置为“0”马达前进。（ 3）检测所有火焰模块是否工作正常：火焰模块

27、正常显示光值范围为0255，可以编一段小程序来检测，当火焰值大于多少时，LED灯发亮，当然也可以用液晶显示模块来检测。（ 4）检测指南针模块是否工作正常：指南针模块正常显示值范围为0360，可以编一段小程序来检测，到指南针值在多大角度范围时，LED灯发亮，当然也可以用液晶显示模块来检测。特别注意：指南针装置搭建时要尽可能让指南针模块远离RCU，以减少电磁的干扰，推荐指南针模块距离RCU模块的长度为2030公分。（ 5）如果在运行当中万向轮脱落或轮胎脱落，可以用补胎用胶水或502胶水粘牢。（ 6）程序编写推荐同学们遵从一个从简单到复杂的过程，刚开始程序不要编的太复杂，例如对进攻程序而言，可以先不

28、编写程序段2和程序段3，仅仅编写程序段1和程序段4和5（如下图），这样一个程序就是一个标准的机器人追球程序，如果追球程序编写成功，您就成功了一半，然后再加上有指南针工作的程序段2和程序段3，一段一段调，同学们一定会逐渐成功。凰同4.3.2 调试难点(1) Guangkan值的确定：这个值比较关键又比较难确定，因为这个值的确定跟环境光有关，如果这个值设置的太小，机器人就会乱窜，没有看到球也会往前冲，如果这个值设置的太大，对远处的足球又看不见。如果现场比较黑暗没有灯光和自然光源的话，这个值一般为1525比较合适，但是如果现场有其他光线的影响，就要反复的调试了。如果现场黑暗环境状态不是很好，可以用剪

29、刀剪6mm左右的塑料热缩管套住火焰模块的黑色灯泡，这样可以减少对环境光对火焰模块的读数影响。(2)四个“靠近球”条件表达式里的Guangzhong比较值以及时间比较比较值t确定：进攻机器人朝向敌方靠近球的表达式为：(Guangzhong>=220)&&(b<q1)|(b>q2)&&(b!=9999)结束循环的时间表达式：t>=200进攻机器人朝向我方靠近球的表达式为：(Guangzhong>=180)&&(b>=q1)&&(b<=q2)结束循环的时间表达式：t>=150防守机器人朝向敌方靠近球的表达式为：(Guangzhong>=120)&&(b<q1)|(b>q2)&&(b!=9999)结束循环的时间表达式：t>=150防守机器人朝向我方靠近球的表达式为：(Guangzhong>=120)&&(b>=q1)&&(b<=q2)结束循环的时间表达式：t>=150在上面四程序段中，“Guangzhong>=?”比较关键，它涉及到当足球与机器人相隔多远的时候进入这个封闭循环，设