创意之星机器人培训资料

1、“创意之星”模块化机器人技术服务 陈业内容提要产品介绍产品介绍配套资源配套资源部件介绍部件介绍u结构件u控制卡u舵机u传感器uNorthStaru单片机C语言编程 产品介绍UP-InnoSTAR 创意之星创意之星机器人套件是一套用于高等工程创新实践教育机器人套件是一套用于高等工程创新实践教育的模块化机器人套件。是一套具有数百个基本的模块化机器人套件。是一套具有数百个基本“积木积木”单元的组合套件包。单元的组合套件包。用这些用这些“积木积木”可以搭建出各种创新、奇特、实用的机器人，并可为自己可以搭建出各种创新、奇特、实用的机器人，并可为自己搭建出的机器人编程。搭建出的机器人编程。产品包括：产品包

2、括： 结构：几十种、数百个精密高强度结构：几十种、数百个精密高强度ABS材质的结构零件，可以任意拼装；材质的结构零件，可以任意拼装； 控制：一个控制：一个8位或位或32位的控制器，位的控制器，32位控制器采用位控制器采用Linux操作系统，可进行操作系统，可进行语音、图像处理，可通过无线网络互联，具备语音、图像处理，可通过无线网络互联，具备USB、以太网等端口；、以太网等端口； 执行：配有多个执行：配有多个CDS55xx系列机器人舵机作为执行器，可作为机器人关节系列机器人舵机作为执行器，可作为机器人关节动力或者轮子、履带的动力；动力或者轮子、履带的动力； 传感：十多种可选的传感器，包括红外、超

3、声测距、光强、灰度、碰撞等传传感：十多种可选的传感器，包括红外、超声测距、光强、灰度、碰撞等传感器。感器。 软件：软件：NorthSTAR集成开发环境支持流程图或标准集成开发环境支持流程图或标准C语言为机器人编程。语言为机器人编程。 配套资源 源码全开放u结构件及示例构型3D设计图（“3D模型”）u控制器电路、原理图（“控制器资料汇总电路图纸”）uAVR控制卡源代码（“控制器资料汇总AVR控制卡源代码”）uPXA270控制卡源代码（“控制器资料汇总PXA270控制卡源代码”） 实验指导书和创意之星搭建手册u详细介绍了控制器的工作原理以及丰富的例子程序。u实验指导书上各种构型的图例说明。u配套十

4、二五规划教材创意之星：模块化机器人创新设计与竞赛 部件介绍套件清单（详见发货配套文档）各种结构件介绍u I型结构件，共有3种、30个，都是灰色，ABS材质，结 构特点是长条状，具有多个标准孔。零件以大孔的数量 命名。 “I3”，“I5”，“I7”如下图所示：u L型结构件，字母L形状，共有6种，60个，都是灰色，ABS材质，结构特点是字母“L”状，具有多个标准孔。零件以两侧的大孔数量命名。命名如下图所示：部件介绍u U型结构件共有7种，70个，都是灰色，ABS材质，结构特点是字母“U”状，具有多个标准孔，零件边缘内侧有加强肋。零件的命名规则如下图所示：u 舵机支撑构件，15个。灰色，ABS材质

5、，安装舵机容易。部件介绍u 基础构件，共有3种，4个；u 机械手组件共有6种，34个。这部分零件是组装机械手爪专用的零件；u 连接件共有18种，408个。u 辅助零件：包括螺钉、螺母、垫片及其它辅助零件若干。n 基本构型u 舵机动力关节 电机总成u 机械爪 传感器的安装部件介绍控制卡部件介绍uAVR控制卡外部接口及电气规范控制卡外部接口及电气规范MultiFLEX2-AVR控制器功能如下所示：ATmega12816MHz8个机器人舵机接口，完全兼容Robotis Dynamixel AX12+8个R/C舵机接口12个TTL电平的双向I/O口，GND/SIG/VCC三线制8个AD转换器接口（05

6、V）2个RS-422总线接口(可挂接1-127个422设备)1个无源蜂鸣器通过RS-232与上位机通讯，可选无线通讯模组使用USB接口的AVR-ISP下载调试器部件介绍项目项目数据数据说明说明电池电压6.58.4VDC使用2节锂聚合物电池，标称电压7.2V，使用过程电压范围为6.5V8.4V。充电电压智能充电器充电，充电过程会自动调节电压，典型值为8V9V。外接电源12V外接直流稳压电源，电压12V，正常使用电流05A。保护反接保护过流保护长时间电源反接仍可能损坏控制器。过流保护生效后，需要重新上电才能工作。静态功耗0.5W无外接设备下的静态功耗。保护电流6超过此电流后，自动切断。约10秒后才

7、能再次工作。I/O电平低电平 VCC 1.5V数字通讯接口RS-232接口TX，RX，GND三线制数字量输入/输出12个GND/VCC/SIG三线制（SIG可以配置为输入或者输出，在NorthSTAR软件中配置或通过协议配置）。模拟量输入8个GND/VCC/SIG三线制，10位精度。机器人舵机接口8个速率的半双工异步串行总线，理论可接255个机器人舵机，由于供电能力限制， 建议同时使用时不超过30个。舵机工作电压等于控制器工作电压。R/C舵机接口8个GND/VCC/SIG三线制（SIG为信号输出），工作电压5V。ISP功能支持GND/RST/MOSI/MISO/SCK五线，配套提供ISP编程电

8、缆。无线通讯支持可选配ZigBee无线通讯模块，57.6KBps。部件介绍部件介绍部件介绍部件介绍控制卡部件介绍控制卡外部接口及电气规范控制卡外部接口及电气规范MultiFLEX2-PXA270控制器的详细功能如下所示：MultiFLEX2-PXA270控制器：完全支持MultiFLEX2-AVR控制器的全部功能Marvell Xscale PXA270533MHz，32位处理器，16M NOR-FLASH，128M NAND-FLASH ，64M SDRAMLinux操作系统4个USB Host，1个100bps以太网端口、Wifi模块插槽（Wifi模块属选配件）1个麦克风接口，1个立体声音

9、频输出接口支持摄像头作为视觉传感器，麦克风作为听觉传感器部件介绍项目项目数据数据说明说明电池电压6.58.4VDC使用2节锂聚合物电池，标称电压7.2V，使用过程电压范围为6.5V8.4V。充电电压智能充电器充电，充电过程会自动调节电压，典型值为89V。外接电源12V外接直流稳压电源，电压12V，正常使用电流05A。保护反接保护过流保护长时间电源反接仍可能损坏控制器。过流保护生效后，需要重新上电才能工作。静态功耗1.5W无外接设备下的静态功耗。保护电流6超过此电流后，自动切断。约10秒后才能再次工作。I/O电平低电平 VCC 1.5V数字通讯接口以太网数字量输入/输出12个GND/VCC/SI

10、G三线制（SIG可以设为输入或者输出，在NorthSTAR软件中配置或通过协议配置）。模拟量输入8个GND/VCC/SIG三线制，10位精度机器人舵机接口8个速率的半双工异步串行总线，理论可接255个机器人舵机，由于供电能力限制， 建议同时使用时不超过30个。舵机工作电压等于控制器工作电压。R/C舵机接口8个GND/VCC/SIG三线制（SIG为信号输出），工作电压5V。USB接口4个USB2.0在接口板上有两个对外USB接口，一个USB接口固化为无线网卡专用端口，一个USB接口固化为调试接口以太网接口1个自适应以太网接口音频接口1输入1输出无线通讯支持无线以太网（选配部件）部件介绍部件介绍部

11、件介绍部件介绍uCDS5516 机器人舵机proMOTION CDS系列机器人舵机属于一种集电机、伺服驱动、总线式通讯接口为一体的集成伺服单元，主要用于微型机器人的关节、轮子、履带驱动，也可用于其他简单位置控制场合。CDS 5516的特点如下所示： 大扭矩：10Kgf cm 的持续转动输出扭矩， 大于20Kgf cm 位置保持扭矩 位置伺服控制模式下转动范围0-300 高转速：最高0.16s/60输出转速 在速度控制模式下可连续旋转，调速 DC 6.5V12V 宽电压范围供电 总线连接，理论可串联254 个单 0.32位置分辨率 高达1M 通讯波特率 双端输出轴，适合安装在机器人关节 0.25

12、KHz 的伺服更新率 高精度全金属齿轮组，双滚珠轴承 兼容Robotis Dynamixel 通讯协议 连接处O 型环密封，防尘防溅水 具备位置、温度、电压、速度反馈8个CDS5516接口部件介绍 UP-Debugger多功能调试器集成了USB-232，半双工异步串行总线、AVRISP三种功能，体积小巧、功能集成度高，是一种可靠且方便的调试设备。通过功能选择按钮可以让调试器的工作模式在RS232、AVRISP、数字舵机调试器之间相互切换。可以对AVR控制器进行串口通讯调试和程序下载，可以对proMotion CDS5516数字舵机进行调试和控制。部件介绍u传感器传感器 I/O： 红外接近传感器

13、 霍尔接近传感器 声音传感器 碰撞传感器 倾覆传感器 SIG/VCC/GND三线制接口，TTL电平，可以连接到控制器的数字量输入通道。把该通道配置为“输入模式”即可 A/D:红外测距传感器 温度传感器 光强传感器 灰度传感器 SIG/VCC/GND三线制接口，可以连接到控制器的模拟量输入通道部件介绍其他传感器:超声波测距传感器 视觉传感器 语音传感器软件介绍USB接口用户计算机多功能调试器调试接口功能：lISP程序下载lRS232调试通过ISP下载将HEX文件烧录到控制器中，复位后开始运行。软件介绍通过FTP将可执行程序传输到控制器中，用户计算机将控制控制器，使程序开始运行以太网接口用户计算机

14、软件介绍uNorthStar的使用软件的安装流程图编辑流程图保存流程图编译流程图下载功能选项软件介绍安装流程软件介绍新建工程工程设置模块介绍模块操作软件介绍工程设置非自定义构型具有3D功能模拟舵机ID：224-231AD：07 IO：011控制器、构型选择控制器、构型选择舵机设置舵机设置AD设置设置IO设置设置软件介绍模块介绍 程序模块自定义模块功能模块外挂模块模块库软件介绍流程图编辑：模块操作断开连接复制、粘贴添加变量创建、删除设置属性操作软件介绍保存文件打开文件流程图文件的格式为.ns软件介绍编译成功编译出错编译结果软件介绍硬件连接正常下载下载出错 下载软件介绍功能选项编辑功能串口连接网络

15、连接栅格设置控制器网络配置语言切换模块调试软件介绍流程图操作导出hex文件编辑代码代码管理查询传感器调试舵机自定义函数查看帮助软件介绍网络连接网络连接软件介绍栅格设置栅格设置软件介绍硬件连接配置网络 网络配置软件介绍流程图调试单步模式连续模式运行终止流程图操作软件介绍导出HEX文件导出hex文件软件介绍编辑代码编辑代码软件介绍加载代码保存代码软件介绍MultiFlex2AVRMultiFlex2PXA270查询传感器软件介绍MultiFlex2AVRMultiFlex2PXA270调试舵机软件介绍添加函数编辑函数保存函数加载函数使用函数软件介绍查看帮助查看帮助软件介绍MultiFlex2AVR

16、控制器程序开发示例名称：感应灯功能：遮住光敏，LED灯开启；正常光线下，LED灯关闭；逻辑分析：读取光敏所在通道的AD值，判断若低于某个阈值L时，LED开启；否则LED关闭；设备需求：MultiFlex2-AVR控制器一台，电源，光敏一个，LED灯一个；软件介绍编程步骤：1. 启动NorthStar；2. 新建工程，工程设置中控制卡选择“MultiFlex2-AVR”，构型选择自定义；舵机设置可以跳过；AD设置、IO设置如图，注意需要把IO中相应的通道设置为输出；本例中光敏接在AD通道2，LED灯接在IO通道2；软件介绍编程步骤：1. 启动NorthStar；2. 新建工程，工程设置中控制卡选

17、择“MultiFlex2-AVR”，构型选择自定义；舵机设置可以跳过；AD设置、IO设置如图，注意需要把IO中相应的通道设置为输出；本例中光敏接在AD通道0，LED灯接在IO通道0；软件介绍3. 创建“条件循环”和“循环结束”模块，设置条件循环模块属性如图软件介绍4. 创建“变量”模块，设置属性如图软件介绍5. 创建“模拟输入”模块，设置属性如图软件介绍6. 创建“条件判断”和“条件结束”模块，设置“条件判断”模块属性如图（条件按实际情况可调整参数）软件介绍7. 创建“数字输出”模块，设置其属性和连接模块如图；软件介绍8. 创建“数字输出”模块，设置其属性如图软件介绍9. 创建“延时”模块，设

18、置属性如图；软件介绍10、代码如图；软件介绍11. 编译、下载后运行程序运行结果参见实物演示效果软件介绍MultiFlex2PXA270控制器程序开发示例 名称：播放MP3。功能：循环播放一首指定的歌曲；逻辑分析：在程序中创建一个死循环，循环中调用mp3模块播放歌曲； 设备：MultiFlex2-PXA270控制器一台，电源，音箱一台；软件介绍编程步骤：1. 启动NorthStar程序；2. 从NorthStar的“文件”菜单或者工具栏选择“新建”，将会弹出工程设置对话框，如下图，控制卡选项里点选“MultiFlex2-PXA270”，构型选项点选“自定义”；软件介绍3. 点击“下一步”按钮进

19、入舵机设置，此处可以设置构型用到的舵机个数和ID，由于本范例实现的功能和舵机无关，可以不用设置直接点击“下一步”，如下图；用户实际使用时可以根据自己的需要进行设置；软件介绍4. 点击“下一步”按钮进入AD设置，和上一步相同，可以不用设置直接点击“下一步”，如图：软件介绍5. 和前一步相同，可以不用设置IO，直接点击“完成”完成工程设置，如下图；软件介绍6. 在控件窗口点击“程序模块”，点选“条件循环”拖动到编辑窗口创建“条件循环”模块，“循环结束”模块会同时创建，点击“外挂设备模块”，点选“MP3”图标并拖动到编辑窗口，创建MP3模块，如下图；软件介绍7. 在“条件循环”模块上点击右键选择“设

20、置属性”或者直接双击，打开属性对话框设置属性；打开“MP3”模块属性对话框，点击“选择mp3”按钮，从打开文件对话框选择mp3文件，选择的mp3文件名称将出现在编辑框中（选择的mp3文件会被拷贝到MultiFlexNG文件夹下）按图设置“MP3”模块属性；软件介绍8. 创建“延时”模块，根据歌曲时长设定，单位毫秒，设置属性如图软件介绍9. 从“start”模块连接到“mp3”模块，再从“mp3”模块连接到“End”模块，如图软件介绍10. 完成上一步后，代码窗口将会出现完成的程序代码，如图软件介绍11. 从菜单工具编译，或者直接从工具栏选择编译，编译结果信息将出现在输出窗口中，如图软件介绍12. 如果上一步编译结果没有错误，就可以从菜单工具下载，或者从工具栏选择下载，即可将程序下载到控制卡中并自动运行，如图所示；软件介绍13. 上一步结束后控制卡中将会播放指定的mp3文件。运行结果参见实物演示效果软件介绍控制器的编程环境 创意之星机器人套件的控制程序的编写方式很灵活，用户可以根据学习使用NorthSTAR 图