创意之星机器人说明

创意之星机器人说明书目录1结构套件简介..............................................................................................................................3结构件概述......................................................................................................................3ConnFLEX连接结构.......................................................................................................3不同版本..........................................................................................................................4使用零件3D模型...........................................................................................................62控制器及电源..............................................................................................................................7MultiFLEX™2-AVR控制器..............................................................................................8MultiFLEX™2-PXA270控制器........................................................................................9电池和直流电源.............................................................................................................123传感器...........................................................................................................................................12传感器的信号类型及电气规范.....................................................................................13“创意之星”传感器接口..............................................................................................14接近传感器.....................................................................................................................16测距传感器....................................................................................................................19声音传感器....................................................................................................................24碰撞传感器....................................................................................................................26倾覆传感器....................................................................................................................26温度传感器....................................................................................................................27光强传感器....................................................................................................................27灰度传感器...................................................................................................................28视觉和语音传感器.......................................................................................................284执行器.........................................................................................................................................29CDS5516机器人舵机...................................................................................................29CDS5401大扭矩R/C舵机..........................................................................................32BDMC1203电机驱动模块...........................................................................................33Faulhaber大功率减速电机..............................................................................................345NorthSTAR图形化开发环境.................................................................................................35安装及使用介绍...........................................................................................................35使用流程图开发..........................................................................................................39手写代码开发..............................................................................................................46调试与在线监控..........................................................................................................476其它部件...................................................................................................................................54UP-Debugger下载调试器..........................................................................................54WiFi无线网卡或以太网线缆......................................................................................55ZigBee无线模组.........................................................................................................561结构套件简介结构件概述“创意之星”是一种模块化机器人组件，其特点是组成机器人的各种零件都是通用、可重组的，各个零件之间有统一的连接方式，零件之间可以自由组合，从而构建出各种各样的机器人构型。从光盘“……InnSTAR产品光盘\构型资料\构型图片”或者登录北京博创的网站，您可以看到各种各样、不同形状的、不同功能的机器人构型，这些都是博创工程师或者使用“创意之星”的用户搭建的。“机器人爱好者”论坛的“博创机器人讨论区”是发布您作品的最佳地点。博创科技会定期收集用户作品的资料和视频，征得作者的同意后统一发布。您的作品如果收录进博创科技的资料库，将会有更多的朋友看到。为了保证“创意之星”机械结构的刚性、牢固，如下图所示零件之间采用面接触、键连接、螺钉紧固的方式进行组合。图典型连接方式“创意之星”结构件根据功能可以分为7大类：LUI型结构件、连接件、舵机结构件、机械手结构件、履带全向轮结构件、仿人结构件和其它结构件，详见图。LUI型零件和舵机结构件是机器人骨架的主体，通过连接件将其组合在一起构成机器人主体；仿人结构件、履带全向轮结构件、机械手结构件都是比较专用的零件。ConnFLEX连接结构在“创意之星”机器人套件里，各种结构件的连接遵循统一的标准。我们这种标准连接方式称为“ConnFLEX连接结构”。ConnFLEX连接结构主体是统一尺寸的花键和键槽，每个花键或键槽具有20个齿，每个花键可以转动的角度是18°的整数倍。因此，ConnFLEX连接结构使得各个零件之间可以不同角度连接，例如平行连接、垂直连接，或者其它以18°为增量的角度来连接。为了适用各种连接场合，还派生出两并联、三并联、加长型、扁形等零件，如图所示。ConnFLEX连接结构连接精密、无间隙，单个连接可承受5Nm以上的弯矩和扭矩，如图所示。ConnFLEX连接结构连接简单，只需要一颗螺丝，就可实现牢固的连接效果，两个或多个零件通过连接件可以实现各种角度的连接组合，如图所示。图花键的种类图ConnFLEX连接结构的受力示意图图ConnFLEX连接结构不同版本从“创意之星”的产品样本上，您会发现“创意之星”有三个版本：入门版、标准版、高级版。我们利用图、、的19个典型构型作对比，说明这三个版本在零件、机器人舵机和其它部件的差别。当然，这19个典型构型只是例子而已，并不是说“创意之星”只能搭建这么些构型。入门版较为简单，舵机、零件和传感器数量也较少，但价格较为低廉，适用于机器人爱好者创作独特的机器人样机；也可供初中、高中学生开展机器人创作和机器人相关实践活动。入门版使用MultiFLEX™2-AVR控制器，在2.2.1小节您可以看到这款控制器的所有功能。入门版的零件数量、种类比标准版和高级版要少些，在《创意之星机器人套件组装指南》P6您可以看到详细的零部件清单。图没打叉的部分是入门版的典型构型，从图中我们可发现入门版的构型都相对比较简单，没有全向轮和履带的构型。入门版能做什么呢这个是您最关心的问题，也是我们在设计时重点考虑的问题之一。1、兴趣小组、工程训练中心的实践器材。入门版价格低廉，零部件数量对初级用户而言已经非常充足，对学校的兴趣小组、实践中心而言，入门版是最合适的选择。2、机器人比赛。使用“创意之星”入门版可以组织很多比赛，类似当前高职机器人比赛、创意机器人设计比赛、迷宫机器人比赛、循迹机器人比赛、机器人擂台赛等等。3、单片机、自动控制、C语言、电子设计实验平台。区别于常规的单片机实验板，“创意之星”可以很生动地将您的程序代码以动作和行为的方式展示出来，用它来辅助学习可以达到事半功倍的效果。图入门版能够搭建的构型标准版使用MultiFLEX™2-AVR控制器，结构零件种类和数量都很丰富，如图所示，除了入门版的构型之外还能够搭建诸如4足爬虫、机器蛇等复杂的机器人构型。标准版主要适用于以下领域：作为大学工科学生的创新实训课程教具和实验器材。作为大学工科学生的课程设计或者毕业设计平台。供机器人研究者用于验证理论算法、验证学术论文的结论。供机器人研究者在开发新的机器人之前搭建快速原型，验证原理和可行性。供机器人发烧友用于创作独特的、自己的机器人样机。供初中、高中学生的机器人创作和机器人相关实践活动。图标准版能够搭建的构型如图所示，标准版能够搭建仿生类的蛇形机器人、四足爬虫、六足爬虫；轮式机器人；简单仿人形机器人；机械手等构型。当然，这些构型只是博创提供的示例，起到抛砖引玉的作用，相信通过这些构型熟悉“创意之星”机器人套件后，您可以搭建出更加有趣的构型来。有位同学使用6个舵机和若干结构件，搭建了一个并联机器人，能够控制毛笔的空间姿态，从而实现写毛笔字的控制，您可以再光盘“……\InnSTAR产品光盘\构型资料\构型视频”里找到《小书童》的精彩视频。高级版是“创意之星”功能最丰富的一个版本，使用MultiFLEX™2-PXA270控制器，拥有50余种，760余个结构零件，12种25个传感器，20个机器人舵机。足够搭建出如图所示的每一种机器人构型。图高级版能够搭建的构型MultiFLEX™2-PXA270控制器除了MultiFLEX™2-AVR控制器的所有更能外，还拥有强大的图像、语音处理能力，能够识别颜色和人的语言，基于此您可以搭建很多有趣的构型，如：1、听得懂主人的语言，会说话的小狗。您可以和它进行交流，指导它的行为，塑造它的思想。2、追小球的小车。它能看见各种颜色的小球，会像小猫玩毛线团一样淘气地玩小球。使用零件3D模型如图所示，创意之星机器人套件总共有50几种零件，这些零件可以任意组合，搭建出各种各样的机器人构型。如图所示，仿生机器人、轮式机器人、履带式机器人等等都是创意之星擅长搭建的机器人构型。图“创意之星”零件汇总2控制器及电源“创意之星”有两个版本的控制器：以ATmega128为核心的MultiFLEX™2-AVR控制器，以PXA270为控制核心的MultiFLEX™2-PXA270控制器。MultiFLEX™2-AVR控制器的处理器是ATMEL公司出品的AVR系列ATmega128单片机。ATmega128能够运行在16MHz的频率下，对于“创意之星”这种轻量级的自动控制系统而言有足够的数据处理能力。AVR系列单片机是当前最为流行的单片机种类之一，接口丰富、开发简单是它最显著的特点（关于AVR其它信息您可查阅百度百科的词条“AVR单片机”：）。MultiFLEX™2-PXA270控制器的处理器是MarvellXscalePXA270，XscalePXA270处理器可工作在520MHz的主频下，加入了WirelessMMX、IntelSpeedStep等新技术，以其高性能、低功耗、多功能等特点在信息家电、工业控制等领域得到了广泛的应用。MultiFLEX™2-PXA270控制器运行Linux操作系统，Linux以其内核精炼、高效、源代码开放且免费等优势，嵌入式领域得到了广泛的应用。MultiFLEX™2-PXA270控制器和MultiFLEX™2-AVR控制器相比，除了能够处理IO、AD和总线数据之外，还能够处理语音、视频，我们据此可以开发出功能更加丰富的机器人构型。MultiFLEX™2-AVR控制器MultiFLEX™2-AVR控制器是一款小型机器人通用控制器。MultiFLEX™2-AVR控制器功能高度集成，具有众多IO、AD接口，能够控制R/C舵机、机器人舵机，具有RS-232接口和RS-422总线接口，能够胜任常规机器人控制；MultiFLEX™2-AVR控制器开发简单，使用图形化集成开发环境，只需编写程序逻辑流程就能够自动生成C代码，下载到控制器后就可实现机器人的各种功能控制。开放所有底层函数接口，如果您熟悉嵌入式C代码开发，您可以直接调用这些函数，从而专注于机器人上层算法的研究和编写。2.1.1功能概述对照图示意图，MultiFLEX™2-AVR控制器功能如下所示：ATmega128@16MHz；6个机器人舵机接口，完全兼容RobotisDynamixelAX12+；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（0~5V）；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；图MultiFLEX2-AVR控制器功能示意图2.1.2外部接口及电气规范在“创意之星”使用过程中，您会频繁操作MultiFLEX™2-AVR控制器，对其各种输入输出接口的电气规范您需要心里有数，错误的操作可能会导致危险。比如给充电口接上12V的电压可能会让整个控制器冒烟。MultiFLEX™2-AVR控制器的电气规范如下表所示：表MultiFLEX™2-AVR控制器的电气规范项目数据说明电池电压~使用2节锂聚合物电池，标称电压，使用过程电压范围为~。充电电压——控制器内置智能充电器，充电过程会自动调节电压。外接电源12V外接直流稳压电源，电压12V，正常使用电流0~5A。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。静态功耗无外接设备下的静态功耗。保护电流6~8A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<GND+；高电平>VCC–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6个1M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编程电缆。无线通讯支持可选配ZigBee无线通讯模块，。MultiFLEX™2-PXA270控制器2.2.1功能概述MultiFLEX™2-PXA270控制器纯粹就是为智能机器人控制而存在的。它有以下特点：1、高运算能力、低功耗、体积小。MultiFLEX™2-PXA270控制器具备520MHz、32位的高性能嵌入式处理器和Linux操作系统，运算处理能力强大，而功耗不到2W；体积小巧，可以直接放入仿人机器人体内。上述特点有什么用处呢使用这个控制器可以让您的机器人有眼睛（视觉），并且能够把看到的图像以30帧/s的速度进行识别处理；这个控制器可以让您的机器人能听得懂您的语言；不到2W的静态功耗，让您可以不用半个小时就换块电池；体型轻巧，可以用在小尺寸的机器人机体上。2、控制接口丰富。可以控制直流电机（须配合BDMC系列伺服驱动器）；可以控制各种信号的舵机（包括所有的传统R/C舵机、博创出品的CDS55XX系列机器人舵机、韩国Robotis公司出品的AX12+机器人舵机等）；可以对机器人舵机进行调速、位置控制、力矩控制；可以同时控制接近40路舵机\电机。MultiFLEX™2-PXA270控制器充分放开了对机器人执行机构的限制，您在设计机器人时只需要考虑使用什么方案合适，而不用顾忌控制器能不能支持。您也不用耗费心力研究怎么控制电机和舵机，MultiFLEX™2-PXA270控制器上提供了您能使用到的所有函数接口，您直接调用即可。3、数据接口丰富。控制器具有12路双向可设置通用IO接口，8路10位精度的AD接口；还有RS-422总线、RS-232接口，足够满足绝大多数运用场合。感知的丰富性是机器人区别于其它机器的重要因素之一，要让您的机器人具有与众不同的功能，对各种外界刺激有合理的反应，您需要给它添加各种各样的传感器。温度、光照、声强、距离等传感器您可以通过IO和AD接口接入，姿态、语音、视觉传感器可以通过RS-422总线、RS-232接口、USB接口接入。4、开发简单。配套NorthSTAR图形化集成开发环境，您不用面对令人头疼的Linux系统编程，嵌入式高手基本上都是高薪人士，原因是嵌入式编程难度高、人才少。您只是为了设计一只比较听话的小狗，不用非得抱着厚厚的“砖头”啃上半年到一年之后再开始动手设计，相信到时您对设计会说话的小狗的激情与创意都已灰飞烟灭了。MultiFLEX™2-PXA270控制器的详细功能如下所示：MultiFLEX™2-PXA270控制器：完全支持MultiFLEX™2-AVR控制器的全部功能；MarvellXscalePXA270@520MHz，32位处理器，16MNOR-FLASH，128MNAND-FLASH，64MSDRAM；Linux操作系统；4个USBHost，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。图MultiFLEX2-PXA270控制器2.2.2外部接口及电气规范如图所示，MultiFLEX™2-PXA270控制器相比MultiFLEX™2-AVR控制器多出了以太网接口、USB接口、音频接口。MultiFLEX™2-PXA270控制器独有接口电气规范如下表所示：表MultiFLEX™2-PXA270控制器的电气规范项目数据说明电池电压~使用2节锂聚合物电池，标称电压，使用过程电压范围为~。充电电压——控制器内置智能充电器，充电过程会自动调节电压。外接电源12V外接直流稳压电源，电压12V，正常使用电流0~5A。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。静态功耗无外接设备下的静态功耗。保护电流6~8A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<GND+；高电平>VCC–。数字量输入/输出12个GND/VCC/SIG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6个1M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100M自适应以太网接口音频接口1输入1输出无线通讯支持54M无线以太网卡（选配部件）电池和直流电源MultiFLEX™2-PXA270控制器和MultiFLEX™2-AVR控制器内置一组的锂离子电池，一般情况下使用电池供电。电池电量不足的情况下，您可以使用直流稳压电源给控制器供电。电池的种类很多，比如镍氢电池、铅酸电池、锂离子电池、锂聚合物电池等等。锂离子电池具有重量轻、容量大、无记忆效应等优点，但对于日常维护要求较高，在使用中需要注意下面的注意事项。电池：如图所示，创意之星”使用锂离子电池，内置8A放电能力的充放电保护板。在电池的使用过程，您需要注意以下几点：1、电池输出电压会随着电池电量的下降而下降，充满电时电池电压约为，使用过程中可能会降低到。2、电池电压过低时（低于），控制器电源指示灯会以2s的周期闪烁，蜂鸣器会发出短促的鸣叫。这时请您切断电源，给电池充电，继续使用会使电池过度放电，造成永久性损伤。您也可以选择使用外接直流稳压电源为控制器供电。3、充电器和电池已经内置到控制器里面，请不要自行拆卸。如果您需要更大容量的电池，请在确认电池符合要求（额定电压~之间）后，将电池直接连接到用于连接外接直流稳压电源的圆形插座上，而不是替换原装电池。直流稳压电源：如图所示，“创意之星”配置了一个直流稳压电源。电源的输出为12V/5A，峰值电流可达8A。直流稳压电源使用过程中，您需要注意以下情况：电源的正常输出能力是12V/5A，峰值可达到8A，但是长时间工作在5A以上会导致电源过热，缩短电源使用寿命。2、您如果使用自己的外置电源时，请保证电源输出电压是在12V。3、欠压报警症状是蜂鸣器短促鸣叫，控制器电源指示灯以2s的时间间隔闪烁。过压报警症状是蜂鸣器短促鸣叫，控制器电源指示灯以200ms的时间间隔闪烁。3传感器“创意之星”配置了大量的传感器，而什么是传感器在不同的运用场合如何选用合适的传感器呢如果您没有接触过这些类型的机器人部件，您会很茫然。接下去我们将对常用的机器人传感器进行介绍。结构零件构成了“创意之星”机器人的躯体，控制器是“创意之星”机器人的大脑，而传感器就是“创意之星”机器人的感知器官：皮肤、眼睛、耳朵、鼻子和舌头等等。传感器能够将机器人自身的电流、电压、位置信息，外部的距离、温度、湿度、光线、声音、图像等信息转化为电信号。传感器内部的电路对这些电信号经过预处理之后转化为能够为控制器所采集或读取的电压、脉冲、数据信号。传感器据此得到需要的内外部信息。控制器对这些信号解析提取之后，就能够知道相应的信息，比如机器人离前面的墙壁只有10cm了。您编写程序时可以对此距离的不同数值采取不同的策略。比如机器人离墙壁20cm时减速，距离10cm时转弯。传感器的信号类型及电气规范首先我们需要先理解几个概念：信号、数字信号、模拟信号、开关信号、总线、通信协议。信号：信号是随时间变化的物理量（光、电、文字、符号、图像、数据等），可以认为它是一种传载信息的函数。人们通过一定的手段获取信号，通过适当的信息分析和处理，才能取得所需的信息。比如，我们用MultiFLEX™2-AVR控制器采集温度传感器的输出信号，通过解析之后就能够知道当前温度值，温度值就是我们所需要提取的信息。根据信号的自变量（多指时间或空间等参数）和信号函数的取值不同，可以分为连续时间信号和离散时间信号两类。根据函数取值是否连续可分为模拟信号、量化信号、抽样信号、数字信号等。模拟信号：在时间和数值上均是连续的物理量称为模拟量，如电压、电流、声音、速度、压力、温度等，我们将表示这些物理量的信号称为模拟信号，将工作在模拟信号下的电子电路称为模拟电路，同理将输出信号为模拟信号的传感器称为模拟量传感器。数字信号：有些物理量在时间和数值上均是离散的，它们的变化在时间上是不连续的，总是发生在一系列离散的瞬间。同时，它们的数值大小和每次增减变化都是某个最小单位的整数倍，小于这个最小数量单位的任何值都是没有意义的。这类物理量称为数字量，其信号称为数字信号，工作在数字信号下的电子电路称为数字电路。开关信号：计算机的数据结构是由0和1构成的，所以0和1两种状态的数据是最容易处理的。数字信号里，最简单的信号就是只有高电平和低电平构成的0和1。只有0和1的数字信号称为开关信号，同理只能输出高电平或低电平的传感器电路称为开关量传感器。数据总线：所谓总线，就是指能为多个功能部件服务的一组信息传输线，它是计算机中系统与系统之间、或者各部件之间进行信息传送的公共通路。如RS-422总线、CAN总线、IIC总线、USB总线等等。RS-422总线：RS-422总线只有四根信号线，其接口采用平衡驱动差动接收电路。因为采用差动接收方法，起作用的是两个输入端的电位差，所以信号的电平幅度不必抬高，用TTL电平即可有很强的抗干扰能力，直接相连时距离可达l200m。这种接口电路形式还使得一个驱动器能同时接多个接收器，因此可利用RS-422实现多台422设备的互连，构成主、从式通信网络。主机（指在整个网络系统中起主导作用的机器）的RS-422发送端与所有从机（指在整个网络系统中处于从属地位的机器或设备）的RS-422接收端相连；所有从机的RS-422的发送端连在一起，接到主机的RS-422接收端。这样连接使得主机发送时从机都可以收到，而从机都可以向主机发送信息。为避免两个或多个从机同时发送信息而引起冲突，通常采用主机呼叫、从机应答方式，即只有被主机呼叫的从机（每一台从机都有自己的地址）才能发送信息。通信协议：协议（protocol）一词常用来表示“外交礼仪”、“条约”等。由此可见，通信协议也就是为进行数据通信而事先约定的章程。通信协议由表示信息结构的格式和信息交换的进程组成。格式规定了数据为何种类型、如何排列，至于进程则规定了数据以怎样的步骤和流向来实现信息交流。数据通信时，为了保证双方能够正确的收发信息，应遵循相同的通信协议。我们最常见的通信协议时TCP/IP协议。以上内容是模拟电路、数字电路、计算机技术的基础内容，更详细的资料还请查阅相关教材。“创意之星”配套的传感器有模拟量传感器、数字量传感器、总线式传感器三种。具体如下表所示：表“创意之星”传感器类型及电气规范项目数据类型电气规范红外接近传感器开关量低电平0V；高电平5V碰撞传感器开关量同上声音传感器开关量同上霍尔传感器开关量同上姿态传感器开关量同上光强传感器模拟量0~5V温度传感器模拟量同上灰度传感器模拟量同上红外测距传感器模拟量同上超声波测距传感器RS-422总线博创RS-422总线协议“创意之星”传感器接口“创意之星”模拟量和开关量传感器的接口是3针杜邦插头，控制器上的IO接口和AD接口是杜邦插座。如图所示，控制器上有丝印标识，IO\AD\模拟舵机线序：△为GND，依次为GND\VCC\SIG。图“创意之星”控制器传感器接口如图所示，传感器的接头线序为：VCC\SIG\GND（+5V\信号\地），有“△”标识的针脚为GND。图3针杜邦插头图为RS-422总线使用的6针RJ11线材，线序如表格所示。图RS-422使用的线材表RS-422线序水晶头线序定义颜色1、VCC白2、GND黑3、422_A红4、422_B绿5、422_Y黄6、422_Z蓝接近传感器您最不希望看到的莫过于费尽苦心设计的机器人“啪”的一声从桌上掉下来，摔了个稀烂。如何避免这种情况的出现呢您可以在桌子上围上一圈栅栏，不过估计老师或者家长不会同意这种做法。您在设计机器人的时候会遇到很多类似的机器人行为或策略问题，这时候您可以回想一下人和动物是怎么解决这些问题的，人类和动物进化了亿万年，在适应环境方面已经有了完美的解决方案，我们从中可以得到有效的借鉴。人们通过眼睛看到台阶，并估计台阶的距离和高度。如果让机器人用摄像头看到台阶，将之和其它物体区分开，并估算出距离，对机器人而言这还是一个世界难题，我们不打算钻这个牛角尖。我们可以用接近传感器来判断是不是到达台阶或桌子边沿。红外传感器和霍尔传感器是常见的两种接近传感器。3.1.1红外接近传感器原理红外接近传感器俗称光电开关。它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。工作原理如下图所示。多数光电开关选用的是波长接近可见光的红外线光波型，因此也称为红外开关。由于红外线是不可见光，红外探头体积小巧，隐蔽性非常高，所以各种规格的红外开关、红外测距传感器常常用于安防保卫领域。在好莱坞电影里，我们常常看见金库、博物馆里有一条条红色光线，大盗们运用各种手段避开这些探测光线，最终盗得各种财宝。实际上，红外线是不可见的，电影里采用了普通可视光线冒充红外线，以烘托紧张的故事情节，我们对此大可一笑而过，千万不要受到误导。图红外接近传感器工作原理光电开关可以分类如下：1.漫反射式光电开关：它是一种集发射器和接收器于一体的传感器，当有被检测物体经过时，物体将光电开关发射器发射的足够量的光线反射到接收器，于是光电开关就产生了开关信号。当被检测物体的表面光亮或其反光率极高时，漫反射式的光电开关是首选的检测模式。2.镜反射式光电开关：它集发射器与接收器于一体，光电开关发射器发出的光线经过反射镜反射回接收器，当被检测物体经过且完全阻断光线时，光电开关就产生了检测开关信号。3.对射式光电开关：它包含了在结构上相互分离且光轴相对放置的发射器和接收器，发射器发出的光线直接进入接收器，当被检测物体经过发射器和接收器之间且阻断光线时，光电开关就产生了开关信号。当检测物体为不透明时，对射式光电开关是最可靠的检测装置。4.槽式光电开关：它通常采用标准的U字型结构，其发射器和接收器分别位于U型槽的两边，并形成一光轴，当被检测物体经过U型槽且阻断光轴时，光电开关就产生了开关量信号。槽式光电开关比较适合检测高速运动的物体，并且它能分辨透明与半透明物体，使用安全可靠。5.光纤式光电开关：它采用塑料或玻璃光纤传感器来引导光线，可以对距离远的被检测物体进行检测。通常光纤传感器分为对射式和漫反射式。“创意之星”机器人套件配套了2个漫反射式光电开关，其有效距离约为20cm。提示：漫反射式光电开关发出的光线需要经检测物表面才能反射回漫反射开关的接收器，所以检测距离和被检测物体的表面反射率将决定接收器接收到光线的强度。粗糙的表面反射回的光线强度必将小于光滑表面反射回的强度，材料的反射率是影响光电开关有效距离的重要参数。常用材料的反射率如下表所示。表常用材料的反射率材料反射率材料反射率白画纸90%不透明黑色塑料14%报纸55%黑色橡胶4%餐巾纸47%黑色布料3%包装箱硬纸板68%未抛光白色金属表面130%洁净松木70%光泽浅色金属表面150%干净粗木板20%不锈钢200%透明塑料杯40%木塞35%半透明塑料瓶62%啤酒泡沫70%不透明白色塑料87%人手掌心75%红外开关是红外线光电开关的简称，利用被检测物体对红外光束的遮光或反射，由同步回路选通而检测物体的有无，其物体不限于金属，对所有能反射光线的物体均可检测。现有的光电传感器优先使用的是波长780nm——3um的近红外光，并已有比较稳定的集成化产品，与数字电路的接口也非常简单。使用：如图“创意之星”机器人所使用的红外光电开关型号为E18-B0，规格数据为：VCC：5V。工作电流：小于100mA。输出形式：NPN三极管OC输出。封装形式：工程塑料。图红外接近传感器红外接近传感器的是开关量传感器，接IO0~IO11的任意一个接口都可以通过NorthSTAR进行数值读取和编程。由于输出是开关量，只能判断在测量距离内有无障碍物，不能给出障碍的实际距离。但是该传感器带有一个灵敏度调节旋钮，可以调节传感触发的距离。“创意之星”套件在出厂前已经将感应触发距离调整到约20cm。红外接近传感器是机器人上最常用的传感器之一，用于躲避周围障碍，或者在无需接触的情况下检测各种物体的存在。它的用途非常多，第四章将利用红外接近传感器设计一个避碰小车，您可以根据这一章的指导，实际使用一下红外接近传感器。3.1.2霍尔接近传感器原理：霍尔效应接近传感器是利用霍尔效应（HallEffect）制成的接近开关，主要用于检测磁性物体。市场上常见的霍尔接近传感器的检测距离为10mm左右。以下是一些常见的接近开关的外形特点和安装方式。可以看到，接近开关种类非常丰富，安装方式也很多样。不管是电感式、电容式还是霍尔效应式，其外观都有些类似，接口也基本上都是三线制：信号输出（通常为OC输出）、电源（通常5-30V）、地。图接近开关的种类使用：霍尔接近传感器是开关量传感器，接IO0~IO11的任意一个接口都可以通过NorthSTAR进行状态读取和编程，使用方法和红外接近传感器一致。霍尔接近传感器对磁场或磁性物体很敏感，工厂据此铺设自主导引车（AGV）的行车轨迹，在水泥地面上镶嵌磁化的铁条，自主导引车可以检测预铺设的铁条，确定行车方向。下图是“创意之星”使用的霍尔接近传感器，前方突起是传感器的探头：图霍尔接近传感器测距传感器在很多场合，我们需要准确知道机器人和目标物的距离，这样的要求是不能通过接近传感器来实现的，因为接近传感器是开关量，只能告诉我们“有无”，不能告诉我们“多少”。在实际生活中，我们可以用尺子来测量距离，机器人不可能随时随地伸着把尺子，它用于测量的标尺是声波、红外线或者激光。在生物界里，蝙蝠是用超声波进行测距和定位的高手，超声波测距传感器、雷达等设备就是根据蝙蝠使用超声波的原理进行设计的。下面我们会介绍“创意之星”使用的红外测距传感器和超声波测距传感器。3.2.1红外测距传感器原理：日本SHARP公司推出了一系列的红外测距传感器（InfraredRangeFinder），用来测量前方物体和传感器探头之间的距离。这些传感器体积小（手指大小）、重量轻（不到10克重），接口简单，用于微型机器人的测距是非常理想的选择。GP2D12是该系列传感器中的典型。它的输出为：0~模拟量（电压值随距离变化）；量程范围10~80cm。这个型号的传感器作为大多数微型移动机器人的避碰和漫游测距用传感器都是足够的。另外还可以用于检测机器人各关节位置、姿态等。图GP2D12及其原理图GP2D12主要是由红外发射器、PSD（位置敏感检测装置）及相关处理电路构成，红外发射器发射一束红外光线，红外光线遇到障碍物被反射回来，通过透镜投射到PSD上，投射点和PSD的中心位置存在偏差值a，GP2D12根据上图所示的a、b、α三个值就可以计算出H的值，并输出相应电平的模拟电压。由上述原理可知红外测距传感器的几个重要的特性：1、与障碍物的反射角度基本无关。下图列出了GP2D12在以不同角度面对反射面时，实际距离与测得距离的偏差。实际距离均为40cm，反射物为一块40cmx40cm的白色木板。可以看到在反射物垂直于光路、20度、40度、60度夹角时，输出值误差很小。图GP2D12测距结果与障碍物夹角的关系2、与反射物体的颜色及材质基本无关。下图列出了与传感器距离为50cm的棕色卡片纸、蓝色塑料、黑色皮革、白纸四种不同材质的传感器输出值。可以看到，该种传感器对反射物的材质并不敏感，实际输出并不随材质而变化。但是，有效测量距离是随被测物体材质而不同的，例如对于白纸，最大有效测量距离可达到80cm；但是对于黑色皮革，有效测量距离可能只能达到60-70cm。这是由于不同材质的反射率不同所致。图GP2D12测距结果与障碍物颜色的关系下图列出了不同距离下，采用一个16位A/D转换器对传感器的输出信号进行A/D转换后的结果。注意这种传感器的输出不是线性的，也就是说，输出值与实际反射物距离并非成反比或正比关系，在使用的时候，要对传感器的这一特性进行标定，多测量一些数据，并采用查表的方式来得到输出数据与实际距离的对应关系。图GP2D12测距结果与障碍物距离的关系下表列出了SHARP出品的该系列传感器中，不同型号传感器的性能参数对比。图SHARP红外测距系列产品使用：图为“创意之星”使用的GP2D12红外测距传感器，与常见GP2D12不同的是我们为它设计了一个类似机器人头部的外壳，可以方便地安装到“创意之星”零件上。红外测距传感器为模拟量传感器，接AD0~AD7的任意一个接口都可以通过NorthSTAR进行数值读取和编程。传感器的规格数据如下：探测距离：10-80cm工作电压：标准电流消耗：33-50mA输出量：模拟量输出，输出电压和探测距离非比例相关MultiFLEX™2-AVR控制器和MultiFLEX™2-PXA270控制器的AD精度为10位，测量电压范围0~5V，对应输出值0~1023。您如果要得到真实的距离值需要做2次换算，假设您从NorthSTAR读取的AD值为491，换算为真实电压值为5*(491/1023)=，从的对照图可以知道当前传感器探头到障碍物的距离是10cm。图红外测距传感器3.2.2超声测距传感器原理：超声波测距传感器工作原理是：探头向前方发射一束超声波，超声波经前方障碍物反射返回，传感器再接收此反射波，通过计算声波往返时间与声速相乘就可算出障碍物的距离。由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，因此在移动机器人的研制上也得到了广泛应用。1、超声波发生器传感器需要有和蝙蝠一样能够产生超声波的部件，我们将之称为超声波发生器。一般而言，超声波发生器可以分为两大类：一类是用电气方式产生超声波，一类是用机械方式产生超声波。电气方式包括压电型、磁致伸缩型和电动型等；机械方式有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。它们所产生的超声波的频率、功率和声波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前较为常用的是压电式超声波发生器。2、压电式超声波发生器原理压电式超声波发生器是利用压电晶体的谐振效应来工作的。超声波发生器内部有两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收器了。3、超声波测距原理超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离，s=340t/2，这就是所谓的时间差测距法。使用：如图所示为“创意之星”的超声波测距传感器模块UP-Sonar5KN。模块使用RS-422接口，将之接至控制卡的任何一个RS-422接口，都可以通过NorthSTAR进行数值读取和编程。传感器的规格数据如下：1.工作电源：+5V2.工作电流：<20mA3.工作温度范围：－10℃～＋4.超声波距离测量：最大测量距离：500cm最小测量距离：4cm分辨率：1cm误差：1%5.模块内带温度补偿电路提高测量精度。6.模块尺寸：34mm×51mm7.模块重量：约30g图超声波测距传感器声音传感器原理：1）驻极体式电容麦克风构造与原理机器人上最常用的声音传感器就是麦克风。常见的麦克风包括动圈式麦克风、MEMS麦克风和驻极体电容麦克风。其中，驻极体电容麦克风尺寸小，功耗低，价格低廉而性能不错，是手机、电话机等常用的声音传感器。大量具有声音交互功能的机器人，例如SONYAIBO，本田ASIMO，均采用这类麦克风作为声音传感器。驻极体式电容麦克风由一片很轻的振动膜及驻极电荷的背极板组成。构成驻极体式电容麦克风的内部零件相当精密，对外部的杂音很敏感，因此为预防灰尘或异物质的侵蚀及电器杂音，要紧紧密封在只有音波可流入的圆形金属壳中。随着音波的流入使金属振动板振动时，振动板与电极板会随音波的振动，产生距离上的变化，这种物理现象可解释为静电容量变化。因驻极体式电容麦克风的静电容量值很小，电器的耗电流量较大，故不可直接使用于一般的放大器(扩大器)上。为符合放大器所要求的输入信号耗电流量，必须要经由JFET使电流量转换成放大器可接受的程度。驻极体式电容麦克风随振动板与背极板极化蓄电荷的类型及构造，可区分为三大类:1.背极式麦克风BackElectretTypeCondenserMicrophone2.薄膜式麦克风FoilElectretTypeCondenserMicrophone3.前极式麦克风FrontElectretTypeCondenserMicrophone其内部构造如下图所示：图麦克风内部结构图使用：图是“创意之星”的声音传感器，声音传感器是开关量传感器，接IO0~IO11的任意一个接口都可以通过NorthSTAR进行数值读取和编程。声音传感器是一种很好的人机交互设备，您可以借此让机器人响应您的动作，比如拍下手掌——机器狗站来来，快速拍手——机器狗往前跑。高级版“创意之星”有麦克风，它和这里的声音传感器不一样，麦克风接在音频输入接口上，能够采集人耳朵能够听到的所有声音，输出连续的电平信号。声音传感器是IO量传感器，输出只有0或1两种电平状态，比如声音高过60分贝时输出为1，低于60分贝输出为0。图声音传感器碰撞传感器碰撞传感器是由一个按钮开关和外围电路构成，其输出信号为数字信号。当按钮按下时，信号输出端输出低电平；按钮被释放时，信号输出高电平。图是“创意之星”的碰撞传感器，输出开关量信号，接IO0~IO11的任意一个接口都可以通过NorthSTAR进行数值读取和编程。碰撞传感器可以当成机器人的触角，或某些位置的限位开关。图碰撞传感器倾覆传感器姿态传感器采集的是机器人的姿态信息，专业的姿态传感器（电子罗盘、陀螺仪等）价格昂贵，“创意之星”机器人套件提供了一个基本的姿态传感器——水银开关（输出开关量信号）。水银开关里有一个位于玻璃管，可自由移动的水银粒。水银开关输出不同的信号与水银粒在玻璃管的位置相关。比如水银粒位于玻璃管A端时，水银开关输出高电平；当传感器由于某种原因姿态改变过大移动到玻璃管B端，水银开关输出低电平。根据水银开关这种输出信号与其本身姿态有关的特性，我们可以借此来检测机器人的姿态。水银开关在测量机器人是否倾覆上非常好用且成本低廉，所以我们也常将之称为倾覆传感器。图是“创意之星”的倾覆传感器，输出开关量信号，接IO0~IO11的任意一个接口都可以通过NorthSTAR进行数值读取和编程。图倾覆传感器温度传感器温度传感器是一种检测温度的部件。其核心是美国NationalSemiconductor公司的LM35温敏传感器。这款传感器的标称温度检测范围是0~70摄氏度。为了传感器的安全起见，不要将传感器放置在超过80摄氏度的环境中，该传感器并不具备防水能力，请不要用该传感器测量水温。图是“创意之星”的温度传感器，输出模拟量信号，接AD0~AD7的任意一个接口都可以通过NorthSTAR进行数值读取和编程。图温度传感器光强传感器光强传感器对可见光波长的光照强度（专业术语即“照度”）很敏感，其核心元件是一只光敏电阻，其输出信号为与光强相关的模拟信号。图是“创意之星”的光强传感器，输出模拟量信号，接AD0~AD7的任意一个接口都可以通过NorthSTAR进行数值读取和编程。图光强传感器灰度传感器灰度传感器通过自身的高亮白色LED照亮被检测物体，被检测物体反射LED的白光。由于不同的颜色对白光的反射能力不一样，同样材质白色反射度最高，黑色反射度最低。灰度传感器前端有一个光敏电阻，用于检测反射光的强弱，据此可以推断出被检测物体的灰度值。图是“创意之星”的灰度传感器，输出模拟量信号，接AD0~AD7的任意一个接口都可以通过NorthSTAR进行数值读取和编程。在机器人武术擂台赛中或者足球机器人比赛中，使用多个灰度传感器组成阵列就可以判断比赛场地的颜色梯度。在巡线机器人案例中，可以作为区别白线与周围地面的传感器。图灰度传感器视觉和语音传感器在机器人运用中，真正意义上的视觉传感器就是摄像机，它能够让机器人和人一样看到世界万物。而真正意义上的听觉传感器就是麦克风，它能让机器人听到各种声音。不过，看到了不一定能够分辨出来，听到了不一定能够听懂，要让已经具备眼睛和耳朵的机器人能看懂，能听懂，需要您设计相关的程序。“创意之星”高级版使用的MultiFLEX™2-PXA270控制器有两个USB接口，可以接入常见的USB摄像头，还有1个麦克风输入口。我们为“创意之星”开发了图像识别引擎，它能够识别出各种颜色，并将其标示出来。利用这项技术，我们可以让机器人很清楚的看到绿地毯上的红球，并且知道红球的位置。我们为“创意之星”开发了语音识别引擎，您可以定义要让“创意之星”识别的语句，当您对“创意之星”说这些语句时，“创意之星”能够将它识别出来。利用上述的两种功能，我们可以设计很多有趣的机器人，比如听话的小狗。第九章我们将指导您设计一个能够和您语音对答的机器人。第十章我们将把ROBOCUP机器人足球比赛的全向机器人平台小型化，用“创意之星”搭建出全向足球机器人，这种机器人平台关键技术之一就是图像识别技术，它需要利用摄像头识别场地、球门、足球、己方和对方机器人。4执行器机器人之所以有“人”字，是因为人们希望这种新的人造物能够像人一样，有聪慧的大脑、敏感的知觉、灵活的活动能力，能够代替人完成人们所不期望亲力亲为的事情。机器人常用的运动驱动部件有直流有刷电机、直流无刷电机、步进电机、舵机等。“创意之星”配置了直流有刷电机、微型舵机、机器人专用舵机等。CDS5516机器人舵机proMOTIONCDS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，也可用于其它简单位置控制场合。CDS5516的特点如下所示：图CDS5516机器人舵机大扭矩：16Kgf•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60°输出转速；在速度控制模式下可连续旋转，调速；～14V宽电压范围供电；总线连接，理论可串联254个单元；°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；的伺服更新率；高精度全金属齿轮组，双滚珠轴承；具备位置、温度、电压、速度反馈；连接处O型环密封，防尘防溅水。4.1.1总线通讯的特点CDS5516采用半双工串行异步总线通讯，控制器可以通过一个UART接口，控制多达255个的CDS5516。总线是指能为多个功能部件服务的一组信息传输线，它是计算机中系统与系统之间、或者各部件之间进行信息传送的公共通路。它由一定的物理线路和接口、数据协议规范所构成。4.1.2CDS5516的使用CDS5516采用半双工串行异步总线进行控制，每个舵机都有自己单独的ID号，您在机器人构型搭建时需要对ID号进行配置，以免机器人的某些关节的ID号重叠。博创出厂的CDS5516默认ID为1，在“创意之星”包装盒里有CDS5516ID编号的不干胶，您设好ID后请将不干胶粘贴到舵机后盖上，避免遗忘。CDS5516有专用的调试环境RobotServoTerminal，在这个环境下，您可以设置舵机ID、波特率、工作模式、速度限制、角度限制、电压限制等等。CDS5516采用总线式通讯，您可以串联使用。使用R/C舵机时我们一直很苦恼，如果我们设计的构型有20个舵机，我们需要接20根线都接到控制器，整个机器人会被长短不一、颜色各异的线所包围缠绕。CDS5516让我们摆脱了这种窘境，我们可以将6足爬虫每条腿上的3个CDS5516串联在一起，再连到控制器上。我们可以将机械手的六个关节串联成一串，最后一根线接到控制器上，整个走线非常简单、清晰，可靠性也高很多。需要注意的是：每个CDS5516需要使用不同ID；每串CDS5516的数量不能太多，最好是6个以下。正常工作下单个CDS5516的电流可能达到500mA~1A，堵转电流可达到2.5A，单组6个CDS5516的工作电流可能达到3-8A。这样的电流会让舵机线发热，并产生比较大的电压降，最后一个CDS5516可能因为沿途舵机线的分压而导致工作电压过低，CDS5516在电压过低时会出现复位、数据通讯不正常等等状况。图CDS5516机器人舵机的串联使用4.1.3CDS5516的自我保护CDS5516还有其它的功能，诸如角度限制、扭矩限制等。在您搭建机器人过程中，这些功能很是重要，某些时候您需要根据构型进行重新配置。在使用传统R/C舵机时，我们经常遇见舵机长时间卡死，导致过热烧毁的现象，这是舵机自我保护功能不完善的一种表现。在实际使用过程中，每一个舵机的使用条件都是不一样的，有些舵机的使用环境非常良好，有些则是工作条件恶劣。比如机械手根部关节（图的1、2关节），负载远远高于机械手爪（图的○7关节）。CDS5516会实时检测工作电流、负载、温度，借此判断各种工作状态。当出现过载、过热、过压、指令错误等就会发出报警信息，甚至直接卸载以保护舵机。如下表所示，CDS5516定义了7种错误、危险的工作状态，您可定义CDS5516对这7中工作状态的应对措施，比如报警、指示灯闪亮、卸载等。注意：上文提到的“卸载”这个概念，您可以将其理解为“切断扭矩输出”。CDS5516卸载进入保护模式，意思是CDS5516由于出现错误工作状态，进入保护模式，切断舵机的扭矩输出，舵机处于没有力量的状态。卸载这个概念在接下去的章节里还会重复出现。表CDS5516保护状态说明名称详细说明0---指令错误如果收到一个未定义的指令或收到ACTION前未收到REGWRIT指令过载位置模式运行时负载大于最大输出扭矩校验和错指令校验和错误指令超范围指令超过指定范围过热温度超过指定范围角度超范围角度超过设定范围过压欠压电压超过指定范围您可以对以上的保护措施进行参数调节，以达到适合使用条件又能保护CDS5516的目的。主要有以下四个方面：角度限制：CDS5516在舵机模式下，有效角度控制范围是0-300°，对应控制量为0-1023。在某些运用场合，您可能需要限制舵机的转角，比如舵机转过200°之后可能出现卡死，您需要将角度限制设置为0-682（控制量682对应角度200°），当您的控制指令在0-682之间，舵机能够按照您的指令运动；您的指令如果超过682，舵机将保持到682位置，不会往更高角度运转。电压限制：您可以设置CDS5516的工作电压范围，由于硬件设计的限制，CDS5516的工作电压是，低于CDS5516将不能正常工作，高于14V会烧毁CDS5516。您设定好电压限制之后，当CDS5516上的加载电压高于或低于此范围舵机将会置位错误标志位，软件的“电压超范围”指示灯会点亮。温度限制：CDS5516能够检测自身工作温度，温度过高可能会烧毁舵机。您可以设置正常工作温度范围，当CDS5516检测到温度过高后，舵机将会强制卸载停止工作。转矩限制：“转矩限制”限制了CDS5516的最大工作电流，起到限制CDS5516的最大输出扭矩的作用。在机器人手掌关节或需要长时间堵转的场合常常用到这个功能，默认为最大值1023，即为最大扭矩输出。通过限制扭矩大小，您可以让机械手爪能够抓起草莓，而又不会将草莓捏碎。4.1.4CDS5516的调试设置软件CDS5516的基础参数设置、保护参数调节、性能测试等都可以通过RobotSevoTerminal软件来实现。图RobotSevoTerminalCDS5401大扭矩R/C舵机“创意之星”可以选用传统R/C舵机，MultiFLEX™2-AVR控制器和MultiFLEX™2-PXA270控制器都有8个R/C舵机接口。我们推荐使用的R/C舵机型号是SolidMOTIONCDS5401。实物如下图所示：图CDS5401舵机表CDS5401的各项参数CDS5401的连接电缆为3条线，如下表所示：棕色-GND，红色-VCC，黄色-SIG。“创意之星”套件提供的CDS5401舵机属于大功率部件，在使用原装电源的情况下请注意不要让其堵转超过20秒。如果发现舵机外壳发热烫手，请立即停止使用，并等待其温度降低之后再使用。长期堵转会造成舵机温度上升并烧毁内部的电路。CDS5401舵机的输出扭矩高达13kg.cm，因此切勿在舵机运转时将手指或身体的任何部分伸入任何可能会卡住舵机的位置。运转的舵机会造成手指受伤，甚至有骨折的危险。BDMC1203电机驱动模块您如果要搭建速度较高、推力较大的轮式或履带式机器人的话，CDS5516作为直流电机使用的方案可能不能满足您的功率需求。这时候推荐您使用“电机驱动模块+直流有刷电机”的方案。BDMC1203使用CDS5516的标准控制协议，您可以将之当成CDS5516的电机模式即可。BDMC1203工作电压~16V，峰值电流3A，最高可以提供接近36W的功率输出。实物如图所示。图BDMC1203使用BDMC1203控制电机一般需要经过以下几个步骤：1、将电机的正负极接到BDMC1203的电机接口上。2、使用CDS5516的舵机线将BDMC1203接到调试器上，使用RobotSevoTerminal将其设为电机模式，配置合适的ID，不能和总线上的CDS5516或其它的BDMC1203的ID冲突（出厂时默认是电机模式）。3、使用CDS5516的舵机线将BDMC1203接到控制器的机器人舵机接口上。4、使用舵机控件编程控制，注意使用电机模式。5、更详细的资料请阅读光盘里提供的《BDMC1203使用说明》Faulhaber大功率减速电机在进行机器人比赛时我们会发现，使用CDS5516驱动轮子会有点力不从心，速度比较低、力量比较小。前面介绍了电机的驱动模块，这种驱动模块配合FAULHABER234224CR电机能够提供接近36W的功率。表FAULHABER2342参数该电机功率大，输出扭矩大，其结构为为空心杯直流电机，运转平稳、效率高。配套的减速器也具有良好的机械性能，非常适合作为轮子驱动。图2342直流电机5NorthSTAR图形化开发环境NorthSTAR是一个图形化交互式机器人控制程序开发工具。在NorthSTAR中，通过鼠标的拖动类似逻辑框的控件和对控件做简单的属性设置，就可以快捷的编写机器人控制程序。程序编辑完后，可以编译并下载到机器人控制器中运行。NorthSTAR编程环境具有操作简便、功能强大特点，能让您在图标拖动中创建复杂的逻辑，让您的机器人按照您的意愿动作。安装及使用介绍直接运行产品光盘中的安装文件（“……\InnSTAR产品光盘\NorthSTAR图形化集成开发环境”），按照提示操作即可。此外，可以从下载程序的最新版本。具体安装过程如图——。需要注意的是图中可以选择安装组件，NorthSTAR是主程序，Stk500_tool是下载工具。如果已经安装了AVRStudio，就不需要安装Stk500_tool。图选择安装语言图欢迎界面图许可协议图安装路径选择图安装组件选择图安装过程图安装Stk500_tool下载工具图完成安装使用流程图开发NorthSTAR的详细操作请参考小节或者NorthSTAR帮助文档，文中详细讲述了NorthSTAR的使用。帮助文件可以从开始à程序àNorthSTAR目录àNorthSTAR_Help内打开，或者运行NorthSTAR后，在帮助菜单中点击“帮助主题”即可打开帮助文档。这里我们用一个例子来说明NorthSTAR的使用。该例子的目的是用一个开关控制舵机的正反转。从开始à程序àNorthSTAR目录运行程序，从菜单或者工具栏选择“新建”，弹出工程选项，选择控制器为MultiFlex2-PXA270，选择构型为Customized，如图所示；点击下一步按钮，设置舵机个数为2，将ID为2的舵机设置为电机模式，如图所示；点击下一步按钮，不用设置AD，直接点击下一步，如图所示；设置IO个数为2，点击完成，如图所示；图设置控制器和构型图设置舵机图设置AD图设置IO2.创建“while”和“while-end”模块，如图所示；图创建“while”和“while-end”模块3.添加变量以保存传感器的值，设置属性如图所示；图设置变量模块属性4.创建“IOInput”模块查询开关的状态，设置属性如图所示；图设置“IOInput”模块属性5.初步连接如图所示；图初步连接各模块6.创建“if”和“if-end”模块，判断开关状态，设置属性如图所示；图设置“if”模块属性7.创建“Servo”模块，根据开关状态让舵机正转，设置属性如图所示；图设置“Servo”模块属性8.连接模块如图；图连接模块9.创建“Servo”模块，让舵机反转，设置属性如图所示；图设置“Servo”模块属性创建“Delay”模块，让舵机有时间执行动作，设置属性如图；图设置“Delay”模