河北科技大学个性化培养(慧鱼组)报告书

1、河北科技大学个性化培养一慧鱼创意组合模型设计慧鱼创意组合模型设计报告书目录1模型设计及简介21.1测量机器人组合说明 21.1.1测量机器人组合简介 21.1.2实验步骤21.1.3实验注意事项81.2其它组合简介82创新设计及详细说明 142.1创意142.2模型搭建142.3组装142.4控制程序162.5试验183遇到的问题194结语201 / 20河北科技大学个性化培养一慧鱼创意组合模型设计1模型设计及简介卜一个示例模型有：通信号灯、洗碗机、温度调节器、基础标准型小车、电梯、干手机、寻踪车、测量机器人、足球机器人、割草机和叉车。1.1测量机器人组合说明1.1.1测量机器人组合简介在测量

2、温度很高的物体时，由于温度太高人无法靠近，因此需要机器人代替人类去 进行测试。测量机器人右侧安装可以伸出的手臂，手臂前方有温度传感器，如果温度高 于设定值，可以通过程序设定使机器人收回手臂或者使机器人停止前进。这样减小人员 因温度过高受伤的事件，也提高了可测量温度的范围，大大方便我们测量高温物体。机 器人下方有传感器，可以自动寻迹行走；也可以按照设定的程序行走，非常方便。测量机器人的大概工作原理如下：测量机器人按照预定程序或寻线行走，机器人手 臂伸出以测量温度。若温度低于设定值则绿灯亮，机器人继续行走；若温度高于设定值 则红灯亮，且机器人手臂退回，机器人停止运动。1.1.2实验步骤（1）准备工

3、作按照所给测量机器人的视图，了解并熟悉组装模型所要实现的功能和其用途，观察分 析所给样图，从慧鱼提供的所有部件中找出该模型需要的机械构件和电气元件。然后将 所找的零件分类。具体准备工作如下：电机两个，慧鱼智能接口板一个，电源，以及下 图中的零件。2 / 20河北科技大学个性化培养一慧鱼创意组合模型设计 13x8x4X2k2x2x19x1045 2k2x9x2x3x1xlx1k1x斗 jc2x5x4k4x2k1x2x(2)组装a组装第一个零件，即车轴支架b安装车轮4 / 20河北科技大学个性化培养一慧鱼创意组合模型设计 C进一步安装小车底座d加固小车底架e安装电动机f安装另一个车轮6 / 20河

4、北科技大学个性化培养一慧鱼创意组合模型设计 g将两个车轮和电动机组合在一起，并且加固底架。h安装辅助小车轮i安装小车尾座底架j安装小车手臂8 / 20河北科技大学个性化培养一慧鱼创意组合模型设计 k将手臂安装到小车上。l安装尾座m加固小车前部n安装小车前部，并且连接电路10 / 20河北科技大学个性化培养一慧鱼创意组合模型设计o测量机器人安装完成(3)连接电路连接电路主要是将输入、输出元件与慧鱼智能接口板连接起来。首先，根据参考手册确定导线的长度和数量，将各元件连接到控制板相应的接口端，其中红灯所需导线长度为15cm，连接到主控制器上的M4 口，绿灯所需导线长度为25cm，与红灯一起连接 到主

5、控制器上的M4 口；控制测量机器人运动的两个电动机分别用 15cm和25cm的导 线连接到M1 口和M2 口；控制机器人手臂运动的电动机用 25cm的导线连接到M3 口, 手臂上的温度传感器和两个微动开关用 25cm的导线连接到13、I4和I5 口；机器人下方 的寻线传感器用15cm的导线连接到11 口。然后，将慧鱼控制面板通过 USB接口与电 脑连接在一起，给慧鱼控制面板接通电源，打开开关。电路就完成了连接。(4) 写入程序连接电源，打开主控制器开关，利用慧鱼自带的编程软件，通过USB把计算机和主控制器连接起来，将其现有的洗碗机的程序下载到主控制器中。控制机器人寻迹运动的程序如下图所示：通过

6、机器人手臂前方温度传感器来控制机器人运动的程序如下图所示:（5）调试运行模型和程序无误后，打开电源，按下模型中的开关，按照程序运行即可实现设定的 功能。如果程序运行有误，可以在联机状态下运行，以观察程序的执行情况，方便定位 问题节点。（6）实现功能将各个部件连接好后，再次检查，确保连接没有问题便可打开电源，下载设定程序, 按下模型中的开关，按照程序进行调试运行，便可实现设定的功能。1.1.3实验注意事项 （1）在搭建过程中相似的连接件不能混淆，要注意仔细区分。装配时各个机械构件连接时要确保到位，不滑动。电子构件装配时要注意电子元件的正负极性，接线要稳定可靠，确保没有松动（4）在连接电子元件时，

7、要确保电子元件连线的方式应该和编程时的语言对应12其它组合简介（1）干手机组合简介随着人们对于卫生要求的不断提高，现在对于干手机已经有了一定的要求。现在很多公共场所都有了使用干手机的需求。干手机是一种卫浴间感应烘手洁具电器，在现代是先进和理想的卫生清洁器具和 设备。干手器广泛应用于宾馆、餐饮、娱乐、医院、单位、学校等公共场所的洗手间， 能够带来清洁、卫生、安全、无污染的效果，尤其是能防治疾病、细菌的交叉感染。新 型的干手干发器能改变这种情况，它既能吹（烘）干湿手，还能像电风吹一样吹发。干手机的工作原理是：当洗手后，将双手伸在自动干手机的出风口下，自动干手器 会自动送出舒适的暖风，迅速使您的双手

8、去湿变干，而当您把手一离开自动干手机出风 口时它又自动停风关机。可达到不要毛巾擦干手上水分和防止疾病的交叉感染的要求。（2）交通信号灯组合简介交通信号灯是交通信号中的重要组成部分，是道路交通的基本语言。交通信号灯由 红灯（表示禁止通行）、绿灯（表示允许通行）、黄灯（表示警示）组成。道路交通信号 灯是交通安全产品中的一个类别，是为了加强道路交通管理，减少交通事故的发生，提 高道路使用效率，改善交通状况的一种重要工具。适用于十字、丁字等交叉路口，由道 路交通信号控制机控制，指导车辆和行人安全有序地通行。交通信号灯的工作原理是：绿灯亮时，准许车辆、行人通行，但转弯的车辆不准妨 碍被放行的直行车辆和行

9、人通行。红灯信号是绝对禁止通行信号。红灯亮时，禁止车辆 通行。右转弯车辆在不妨碍被放行的车辆和行人通行的情况下，可以通行。交通信号灯 黄灯亮时，已越过停止线的车辆，可以继续通行。已在人行横道内的行人要视来车情况, 或尽快通过，或原地不动，或退回原处。（3）电梯组合说明电梯在我们日常生活中十分常见，从我们图书馆到学院楼，到处可见电梯。电梯为 我们生活带来很大变化，不用我们在费力去爬高层。电梯的基本工作原理简介：通过电机的旋转来驱动齿轮箱和齿条，以带动电梯箱上 下升降。控制器通过读取两个移动开关的状态来决定电梯是否动作，通过读取光电传感 器的状态来决定电梯是否停止。（4）洗碗机组合简介洗碗机在我们

10、的日常生活中运用越来越普遍， 特别是一些大型的餐饮企业中的运用 更是普遍，给人们生活带来了很大的方便，提高了人们的工作效率，节省了大量的时间 和体力。洗碗机的工作原理是：将碗放入洗碗机内，关上柜门，启动程序，设置一定的时间, 让电机驱动叶片旋转，搅拌水旋转，以冲洗碗具，此时工作机右上方的绿灯亮起来表示 机器正常工作。工作一段时间后电机自动停止旋转，清洗结束，红灯会一直亮起来。当 出现异常情况时，表示工作出现故障，需要检查。（5）温度调节器组合简介温度调节器在人们的日常生活中得到越来越多的使用，首先是空调的使用，例如在 炎热的夏天当时内的温度上升时，由于温度调节器作用，室内的温度保持恒定；再者在

11、15 / 20河北科技大学个性化培养一慧鱼创意组合模型设计 精密仪器的铸造的过程中对温度有过高的要求，这是温度调节器将起到至关重要的作 用。因此，温度调节器的使用给现代人民的生活带来了很大的方便，提高了任命的工作 效率，节省了大量的时间和体力。温度调节器的工作原理是：首先在正常工作状态下，灯正常发光，散发出热量，到 一定程度时，温度传感器受到影响，此时，风扇开始转动，灯灭，风扇使热量散失，温 度降低到一定程度时，风扇停止转动，灯亮开始正常工作，如此循环，这就是温度散热 器的工作原理。(6) 基础标准型组合结构简介基础标准型是制作其他功能车类机器人的基础，如寻踪车等都是在基础车的基础上 加以改进

12、而现实的，熟悉基础车的组装和运行原理，有助于提高同学们组装及运行其它 类型机器人的效率。基础标准型的工作原理如下：基础车拥有两个独立的电机，支持单独运行，通过软 件编程，可让程序对电机进行单独控制，使其拥有不同的转速和转向，从而实现基础标 准型机器人的前进、后退、转弯或沿着程序设定的轨道前进等动作。(7) 寻踪车组合简介随着科学技术的发展机器人传感器的种类越来越多， 其中视觉传感器成为自动行走16 / 20河北科技大学个性化培养一慧鱼创意组合模型设计和驾驶的重要部件，寻轨迹机器人就是灰度传感器根据铺在地上的黑线和白色纸背景之 间的颜色产别来控制方向的，现在无人工厂，仓库，服务机器人领域等都有应

13、用这一技 术，在自动化的未来，寻轨迹机器人会得到越来越广的应用。寻轨迹机器人工作原理如下：就是灰度传感器根据铺在地上的黑线和白色纸背景之 间的颜色产别来控制方向的，通过灰度来控制导线中的电流的有无，控制电机的旋转, 控制寻踪车的前进和后退。（8）足球机器人组合简介足球机器人是在基础标准型小车的基础上就行改装的，能够通过简单的程序完成行 进与弹球的功能。足球机器人的基本工作原理简介：通过电机的旋转来带动齿轮，从而使轮胎转动使 机器人向前行进。控制面板通过读取光电感应器的状态来控制另一个电机使摇杆，挡板 做摇摆运动，并决定小车是否运动。（9）割草机的组合结构简介随着城市绿化越来越普遍，越来越重要，

14、割草机的应用越来越广泛，给园艺工人带 来了极大的方便。割草机工作原理如下：割草机前面挡板当遇到草阻碍时，挡板翻转，碰到开关，使 割草机开始工作，当草割完后，挡板翻转回来，松开开关，割草机停止工作。(10)叉车组合结构简介叉车是工业搬运车辆，是指对成件托盘货物进行装卸、堆垛和短距离运输作业的各 种轮式搬运车辆。在慧鱼模型中，通过一个个模型零件的组装拼出叉车的模型，并实现 叉车的功能。叉车由小车和上下移动的导轨两部分组成，小车部分来模拟现实中叉车的行进机构 并可以检测到黑线的位置，上下移动的导轨可以用来叉取物体， 并吊起来。叉车行进中, 当检测到黑线的时候，前方就有需要叉取的物体，导轨会放下，并把

15、物体抬起，完成叉 取的动作。19 / 20河北科技大学个性化培养一慧鱼创意组合模型设计2创新设计及详细说明2.1创意家庭中在橱柜里拿取东西时需要打开门才可拿取，我想设计一个可以自动开门的橱柜，当人走过来做出某个动作，传感器自动检测到，控制电机带动门打开，并把里面的 物品通过导轨导出，等人拿取完毕后，传感器检测不到人在这，停留10秒，把架子收回，关门。2.2模型搭建用慧鱼自带的模型软件搭建模型。2.3组装（1）在控制板上搭建框架21 / 20河北科技大学个性化培养一慧鱼创意组合模型设计22 / 20河北科技大学个性化培养一慧鱼创意组合模型设计(2)搭建支撑的四个立柱(3)安装进出的导轨(4)搭建

16、安装传感器的框架(5)安装传感器23 / 20河北科技大学个性化培养一慧鱼创意组合模型设计2.4控制程序1) 主程序开始后，传感器一直检测，没有被触发就一直循环回去(2)当被触发时，导轨的电机开动，橱柜里的物体跟着一块出来/m期 /10sg(5)传感器一直循环检测人是否离开。25 / 20河北科技大学个性化培养一慧鱼创意组合模型设计仃/ 20河北科技大学个性化培养一慧鱼创意组合模型设计(6)当检测到人离开了，等待10秒(7)电机倒转，把架子收回(8)当触发导轨后边的开关，导轨已经行进到后部，电机停转，循环回去接着检测是否有人/加強/仃/ 20河北科技大学个性化培养一慧鱼创意组合模型设计2.5试

17、验人手离经过试验完全可以实现功能，人手接近时，里面的物体通过导轨自动出来 开后停留10秒，架子收回，关门。（效果见视频）佃/ 20河北科技大学个性化培养一慧鱼创意组合模型设计佃/ 20河北科技大学个性化培养一慧鱼创意组合模型设计3遇到的问题在此次创新设计的过程中，遇到了很多问题，在我们全体小组成员的共同努力下， 这些困难和问题基本得到了解决。但也遗留了一些未能攻克的问题，现简述如下：1）三维设计软件ftDesigner还不成熟、方便，表现在一下三个方面：一，零件库中的零 件并不齐全，如电动机、齿轮、智能接口板等就无法找到，导致建模并不完全；二，有 些零件的属性定义不完全，如长连杆零件经常被弯曲

18、用作小车的护板，但软件中该零件 是不能弯曲的；三，软件没有汉化版。2）在用图形化编程软件 RoboPro编程过程中遇到的问题主要有：一，编程软件一旦汉 化，就不能与慧鱼控制面板连接，一直提示错误；二，子程序一旦定义，则程序名称无 法再修改，程序修改调整后，程序名与其实际功能便有了出入，使得整个程序的结构显 得混乱；三，当程序比较复杂且时，有时不会按照预定程序运动，出现死机状况。3）车轮与电动机的齿轮啮合不完整，有时无法转动。4）零件盒空格不多，不能有效地将零件分开放置，寻找零件比较麻烦。5）建模的软件里缺少零件，不能把模型全部建立好6）与传感器相对的发光的灯泡，需要与传感器离的比较近，不然传感器检测不到光线。29 / 20河北科技大学