《机器人技术应用》 课件 7 智能机器人应用

第7章智能机器人应用教学目标《机器人技术应用》1.了解机器人常用的器械种类、特点，以及重点梳理。2.学习并掌握机器人搭建及编程。目录页PAGEOFCONTENT7.1机器人套件7.2机器人创意设计案例-压路机7.3机器人创意设计案例-扫地机器人7.4机器人创意设计案例-猜拳机器人7.5机器人创意设计案例-叉车7.1机器人套件我国工业水平不断发展，生产力的加强对人们的生活影响也越来越大，许多工作已经不在需要人工来完成了，智能机器人或许会在在不久之后的未来生活中，代替大量的劳动力使全自动生产即将成为现实。大家可以想一下目前在日常生活中我们最常用的智能机器人有哪些？本章节将以常见的机器人为例带领大家认识智能机器人的制作过程及工作原理。01简单认识机械种类7.1机器人套件01简单认识机械种类机器人套件一览7.1机器人套件01简单认识机械种类常用工具和使用场景两用螺丝刀两用扳手内六角扳手7.1机器人套件01简单认识机械种类DOANY机器人套件机械（肌肉、骨骼）电子（大脑、神经）软件(司令部）7.1机器人套件01简单认识机械种类DOANY组装的机器狗数量：300+零件颜色：魅力红DOANY机器狗1.1.1机械类①扁梁扁梁是宽度大于或等于梁高的梁。主要作用是增加楼层的净高，将柱间大梁做成扁梁，以减小梁的高度。扁梁高跨比不宜小于1/20，且宽度可以大于柱的宽度，因为扁梁垂直方向还有梁，交叉形成暗牛腿。梁的高度大于楼板的厚度，但梁的高度小于楼盖厚度的两倍，同时梁的宽度大于梁的高度称为扁梁。当楼盖的跨度大于9M，活荷载大于6KN/㎡应当设置扁梁。长度=16X孔数（3/4/6/8/10/12）扁

梁1.1.1机械类②槽梁长度=侧面孔数6/8扁

梁1.1.1机械类③常用零件连接板角支架3x3U型支架连接板电机支架单连杆-11单连杆-22履

带法兰联轴器齿

轮1.1.1机械类④标准零件RJ11线MXL同步带MXL同步带轮20T隔离柱M4X30铆

钉法兰轴承内六角螺钉M4六角螺母M4防松动螺母1.1.1机械类⑤补充说明螺

母轴螺

丝螺

母轴套

轴承1.1.1机械类⑥直流电机直流电机是指能将直流电能转换成机械能（直流电动机）或将机械能转换成直流电能（直流发电机）的旋转电机。它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。当它作电动机运行时是直流电动机，将电能转换为机械能；作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为电能。25直流电机6V/35RPM25直流电机6V/165RPM1.1.1机械类⑦舵机舵机是指在自动驾驶仪中操纵飞机舵面（操纵面）转动的一种执行部件。分有：①电动舵机，由电动机、传动部件和离合器组成。接受自动驾驶仪的指令信号而工作，当人工驾驶飞机时，由于离合器保持脱开而传动部件不发生作用。②液压舵机，由液压作动器和旁通活门组成。当人工驾驶飞机时，旁通活门打开，由于作动器活塞两边的液压互相连通而不妨碍人工操纵。此外，还有电动液压舵机，简称“电液舵机”。舵机的大小由外舾装按照船级社的规范决定，选型时主要考虑扭矩大小。如何审慎地选择经济且合乎需求的舵机，也是一门不可轻忽的学问。9g小舵机MG995舵机1.1.2电子类①主控板（Pilot主控板）Pilot主控板上的各个接口都贴有颜色和数字标签，套件内的电子模块在接口上方都贴有不同颜色的标签。使用时可以根据电子模块上的色标找到主控板上对应该颜色的接口，用数据线连接主控板和模块后就可以在Doany编程平台上使用对应的语句，选择正确接口后控制模块。例如：声音传感器模块上贴着的是紫色标签,所以可以连接主控板的6,7,8端口。M1、M2电机接口可以直接连接电机模块，1、2接口需要配合电机转接模块。数字接口开关电源接口USB接口蓝牙模块电机扩展接口数字接口电机接口Pilot主控板1.1.2电子类②主控板（Rainbot主控板）Rainbot主控板外有白色塑料外壳，含4个数字接口和两个电机接口，主控板上集成有蜂鸣器、红外接收、发送、蓝牙、光线传感器、按键模块、两个LED灯模块。板载模块使用时注意指令与外接模块不同，无需选择接口，Rainbot主控板数字接口数字接口电源接口USB接口开关电机接口包含两个LED灯、按键模块、光线传感器、红外接收和红外发射器蓝牙模块1.1.2电子类③传感模块巡线传感器光线传感器超声波传感器触摸模块声音传感器检测是否在黑线上或者在黑线外，当在黑线上时，蓝灯熄灭，当在黑线外时，蓝灯亮起。利用光敏元件将光信号转换为电信号的传感器，数值范围在0~1000之间。检测模块，能发送频率高于20000赫兹的声波，可用来测量距离，测量范围是1cm基于触摸检测的电容式点动型触摸开关模块，在触摸时使电流流过面板，从而产生一个电压或信号的变化。用于接收声波，使话筒内的驻极体薄膜振动，导致电容变化产生微小电压，从而反应声音强度大小的电容式驻极体话筒1.1.2电子类③通讯模块

蓝牙模块红外接收传感器蓝牙模块已集成在主控板上，实现使用手机APP来遥控。接收配套红外遥控器发射的红外信号。1.1.2电子类④显示模块

四位数码管模块彩色LED模块由多个发光二极管封装在一起组成，显示数字和其他信息的电子设备。将电能转化为光能的发光器件，可以高速开关工作，四个LED灯可以分别工作。1.1.2电子类⑤控制模块

四位按键模块摇杆模块含4个瞬时按压按钮的物理按键，是模拟量信号，可应用在控制小车的移动方向与互动游戏等方面。由两个电位器及一个平衡环组成的十字摇杆，可应用在控制小车的移动方向及互动游戏等方面。电位器模块可变电阻器的一种，由电阻体与转动系统组成，可以通过旋转模块上的旋钮来改变其数值大小，浮动区间在0-1000之间。1.1.3色标接线体系不同的电子模块在接口上方都贴有不同颜色标签。根据电子模块色标就可以连接主控板上对应该颜色的端口。例如：声音传感器模块是紫色标签,所以可以接主控板的6,7,8端口。主控板和声音传感器1.1.4连接方式模块和机械连接：白色部分跟机械相接。模块和主控板连接：用RJ11线连接。连接线与模块7.1机器人套件02重点梳理参考模型模型①模型②模型③7.1机器人套件02重点梳理参考模型模型④模型⑤模型⑥02重点梳理1.机械、电子零部件的基本认识。2.工具的简单操作与使用。3.机械作品以及创意改造。4.培养学生独立思考和解决问题的能力、创新能力。7.1机器人套件目录页PAGEOFCONTENT7.1机器人套件7.2机器人创意设计案例-压路机7.3机器人创意设计案例-扫地机器人7.4机器人创意设计案例-猜拳机器人7.5机器人创意设计案例-叉车7.2机器人创意设计案例-压路机压路机压路机又称压土机，是一种修路的设备。压路机在工程机械中属于道路设备的范畴，广泛用于高等级公路、铁路、机场跑道、大坝、体育场等大型工程项目的填方压实作业，可以碾压沙性、半粘性及粘性土壤、路基稳定土及沥青混凝土路面层。压路机以机械本身的重力作用，适用于各种压实作业，使被碾压层产生永久变形而密实。压路机又分钢轮式和轮胎式两类。01机器人搭建7.2机器人创意设计案例-压路机（1）结构分析

压路机器人结构主要由控制器、电池、后轮、震动轮4部分组成，分别对应机器人的控制系统、动力系统、行走系统以及碾压系统。电池盒震动轮控制器后轮01机器人搭建7.2机器人创意设计案例-压路机材料清单01机器人搭建7.2机器人创意设计案例-压路机搭建步骤第一步：搭建前轮车架和振动轮01机器人搭建7.2机器人创意设计案例-压路机搭建步骤第一步：搭建前轮车架和振动轮01机器人搭建7.2机器人创意设计案例-压路机搭建步骤第一步：搭建前轮车架和振动轮01机器人搭建7.2机器人创意设计案例-压路机搭建步骤第二步：搭建后轮01机器人搭建7.2机器人创意设计案例-压路机搭建步骤第二步：搭建后轮01机器人搭建7.2机器人创意设计案例-压路机搭建步骤第二步：搭建后轮第三步：组装前后轮和安装控制器01机器人搭建7.2机器人创意设计案例-压路机搭建步骤第三步：组装前后轮和安装控制器01机器人搭建7.2机器人创意设计案例-压路机搭建步骤第三步：组装前后轮和安装控制器01机器人搭建7.2机器人创意设计案例-压路机搭建步骤第三步：组装前后轮和安装控制器01机器人搭建7.2机器人创意设计案例-压路机搭建步骤第四步：连接线路，完成搭建01机器人搭建7.2机器人创意设计案例-压路机搭建步骤压路机驱动模块

直流电机02压路机驱动7.2机器人创意设计案例-压路机直流电机直流电机是指能将直流电能转换成机械能（直流电动机）或将机械能转换成直流电能（直流发电机）的旋转电机。02压路机驱动7.2机器人创意设计案例-压路机直流电机的功能

它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。当它作电动机运行时是直流电动机，将电能转换为机械能；作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为电能。02压路机驱动7.2机器人创意设计案例-压路机直流电机的特点

直流电机只能是通电就转，无电就停，是极为简单的转动。02压路机驱动7.2机器人创意设计案例-压路机下载doany软件03软件安装7.2机器人创意设计案例-压路机双击图标03软件安装7.2机器人创意设计案例-压路机点击下一步03软件安装7.2机器人创意设计案例-压路机可更改路径，更改后点击下一步03软件安装7.2机器人创意设计案例-压路机点击安装，等待几分钟03软件安装7.2机器人创意设计案例-压路机点击完成，安装成功03软件安装7.2机器人创意设计案例-压路机程序分析1.如何让压路机跑动起来？2.如何控制压路机运行？04程序编写7.2机器人创意设计案例-压路机程序流程分析程序分析04程序编写7.2机器人创意设计案例-压路机程序示列04程序编写7.2机器人创意设计案例-压路机①下载线与主控板连接，点击左上角连接-串口-COM6程序下载04程序编写7.2机器人创意设计案例-压路机②点击右上角的上传“Arduino”，显示“上传中”程序下载04程序编写7.2机器人创意设计案例-压路机③上传完成程序下载04程序编写7.2机器人创意设计案例-压路机①怎么改造我们的压路机，使压路机工作效率更高？②对程序进行优化！05拓展任务7.2机器人创意设计案例-压路机①画出改造后压路机的接线图②对优化程序画出程序流程分析图05拓展任务7.2机器人创意设计案例-压路机①运行展示后分析优化内容②找出还存在的不足！05拓展任务7.2机器人创意设计案例-压路机目录页PAGEOFCONTENT7.1机器人套件7.2机器人创意设计案例-压路机7.3机器人创意设计案例-扫地机器人7.4机器人创意设计案例-猜拳机器人7.5机器人创意设计案例-叉车扫地机器人扫地机器人是智能家用电器的一种，能凭借一定的人工智能，自动在房间内完成地板清理工作。一般采用刷扫和真空方式，将地面杂物先吸纳进入自身的垃圾收纳盒，从而完成地面清理的功能。

结构分析

扫地机器人结构主要由车架、控制器、电池、前后轮、传感器5部分组成，分别对应机器人的控制系统、动力系统、扫地系统及避障系统。电池盒后轮控制器前轮超声波车架01制作扫地机器人7.3机器人创意设计案例-扫地机器人材料清单01制作扫地机器人7.3机器人创意设计案例-扫地机器人搭建步骤第一步：搭建扫地机器人地盘支架。01制作扫地机器人7.3机器人创意设计案例-扫地机器人第二步：搭建扫地机器人后轮搭建步骤01制作扫地机器人7.3机器人创意设计案例-扫地机器人第二步：搭建扫地机器人后轮（安装轮胎）搭建步骤01制作扫地机器人7.3机器人创意设计案例-扫地机器人第三步：搭建扫地机器人前轮搭建步骤01制作扫地机器人7.3机器人创意设计案例-扫地机器人第三步：搭建扫地机器人前轮（安装轮胎）搭建步骤01制作扫地机器人7.3机器人创意设计案例-扫地机器人第四步：搭建扫地装置搭建步骤01制作扫地机器人7.3机器人创意设计案例-扫地机器人第五步：安装扫地装置搭建步骤01制作扫地机器人7.3机器人创意设计案例-扫地机器人第六步：安装主控板支架搭建步骤01制作扫地机器人7.3机器人创意设计案例-扫地机器人第七步：安装电池盒和主控板搭建步骤01制作扫地机器人7.3机器人创意设计案例-扫地机器人第八步：安装超声波传感器搭建步骤01制作扫地机器人7.3机器人创意设计案例-扫地机器人第九步：安装电机驱动模块搭建步骤01制作扫地机器人7.3机器人创意设计案例-扫地机器人第十步：线路连接，完成搭建搭建步骤01制作扫地机器人7.3机器人创意设计案例-扫地机器人扫地机器人模块超声波传感器02扫地机器人模块7.3机器人创意设计案例-扫地机器人超声波传感器介绍超声波是振动频率高于20000Hz的机械波。它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。02扫地机器人模块7.3机器人创意设计案例-扫地机器人超声波传感器的特点超声波传感器是将超声波信号转换成其它能量信号（通常是电信号）的传感器。02扫地机器人模块7.3机器人创意设计案例-扫地机器人超声波传感器的应用

超声波传感器广泛应用在工业、国防、生物医学等方面。02扫地机器人模块7.3机器人创意设计案例-扫地机器人思考

怎么设计扫地路径更高效？如何使扫地机器人避开障碍物？02扫地机器人模块7.3机器人创意设计案例-扫地机器人程序分析1.怎么设计扫地路径更高效？2.如何使扫地机器人避开障碍物？03扫地机器人代码示列7.3机器人创意设计案例-扫地机器人程序流程分析程序分析03扫地机器人代码示列7.3机器人创意设计案例-扫地机器人程序示列03扫地机器人代码示列7.3机器人创意设计案例-扫地机器人①下载线与主控板连接，点击左上角连接-串口-COM6程序下载03扫地机器人代码示列7.3机器人创意设计案例-扫地机器人②点击右上角的上传“Arduino”，显示“上传中”程序下载03扫地机器人代码示列7.3机器人创意设计案例-扫地机器人③上传完成程序下载03扫地机器人代码示列7.3机器人创意设计案例-扫地机器人①怎么改造我们的扫地机，使扫地机工作效率更高？②对程序进行优化！04拓展任务7.3机器人创意设计案例-扫地机器人编写程序，扫地机器人随机式扫地路径，比比谁的扫地机器人扫地又快又干净！04拓展任务7.3机器人创意设计案例-扫地机器人编写程序，规划扫地机器人扫地路径，比比谁的扫地机器人扫地又快又干净！04拓展任务7.3机器人创意设计案例-扫地机器人目录页PAGEOFCONTENT7.1机器人套件7.2机器人创意设计案例-压路机7.3机器人创意设计案例-扫地机器人7.4机器人创意设计案例-猜拳机器人7.5机器人创意设计案例-叉车猜拳机器人石头剪刀布中的心理技巧：1.石头开局，男性第一次出手总是喜欢出拳头。2.两个石头，人们不喜欢被预测，因此不会连续三次都出同样的拳。3.直接出布：如无法预测，请直接出布，据统计出布的可能性为29.6%，出石头的可能性35.4%，出剪刀的可能性35%。4.闭上眼睛可以提高胜率，闭上眼睛省去了注意力和情绪的加工过程。干扰少了，越容易做出准确的决策。01.结构分析7.4机器人创意设计案例-猜拳机器人机械结构分析1.石头、剪刀、布三种手势2.识别器3.遥控器舵机手势触摸模块控制器支架01.结构分析7.4机器人创意设计案例-猜拳机器人猜拳机器人搭建步骤第一步：搭建支架。7.4机器人创意设计案例-猜拳机器人02.第二步：安装舵机和电机猜拳机器人搭建步骤7.4机器人创意设计案例-猜拳机器人02.第三步：搭建电池盒与主控板猜拳机器人搭建步骤7.4机器人创意设计案例-猜拳机器人02.第四步：安装电池盒和主控板猜拳机器人搭建步骤7.4机器人创意设计案例-猜拳机器人02.第五步：安装传感器红外传感器触摸传感器猜拳机器人搭建步骤7.4机器人创意设计案例-猜拳机器人02.第六步：接线，组装完成猜拳机器人搭建步骤7.4机器人创意设计案例-猜拳机器人02.触摸传感器介绍在触摸屏的四个端点RT，RB，LT，LB四个顶点，均加入一个均匀电场，使其下层（氧化铟）ITOGLASS上布满一个均匀电压，上层为收接讯号装置，当笔或手指按压外表上任一点时，在手指按压处，控制器侦测到电阻产生变化，进而改变坐标。猜拳机器人的各组成模块7.4机器人创意设计案例-猜拳机器人03.伺服电机介绍编码器安装于伺服电机尾部，它和电流环没有任何联系，他采样来自于电机的转动而不是电机电流，和电流环的输入、输出、反馈没有任何联系。而电流环是在驱动器内部形成的，即使没有电机，只要在每相上安装模拟负载（例如电灯泡）电流环就能形成反馈工作。猜拳机器人的各组成模块7.4机器人创意设计案例-猜拳机器人03.步进电机介绍步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一,广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。作为电力人对步进电机的也不能仅限于认识而已，应该深入了解它的结构、基本原理以及应用。猜拳机器人的各组成模块7.4机器人创意设计案例-猜拳机器人03.舵机介绍舵机是指在自动驾驶仪中操纵飞机舵面（操纵面）转动的一种执行部件。分有：①电动舵机，由电动机、传动部件和离合器组成。接受自动驾驶仪的指令信号而工作，当人工驾驶飞机时，由于离合器保持脱开而传动部件不发生作用。②液压舵机，由液压作动器和旁通活门组成。当人工驾驶飞机时，旁通活门打开，由于作动器活塞两边的液压互相连通而不妨碍人工操纵。此外，还有电动液压舵机，简称“电液舵机”。猜拳机器人的各组成模块7.4机器人创意设计案例-猜拳机器人03.程序分析1、如何通过触摸按钮，结合程序实现单击、双击效果。2、如何利用math库生成随机数3、怎样控制舵机、电机旋转。猜拳机器人代码示列7.4机器人创意设计案例-猜拳机器人04.程序分析程序流程分析猜拳机器人代码示列7.4机器人创意设计案例-猜拳机器人04.程序示例猜拳机器人代码示列7.4机器人创意设计案例-猜拳机器人04.目录页PAGEOFCONTENT7.1机器人套件7.2机器人创意设计案例-压路机7.3机器人创意设计案例-扫地机器人7.4机器人创意设计案例-猜拳机器人7.5机器人创意设计案例-叉车结构分析1.车底盘、后轮、货叉支2.货叉驱动电机、货叉3.识别器4.遥控器货叉驱动电机驱动电机货叉支架控制器后轮货叉电源红外遥控模块遥控通信模块搭建叉车7.5机器人创意设计案例-叉车01.搭建步骤第一步：搭建车底盘。搭建叉车7.5机器人创意设计案例-叉车01.第二步：搭建叉车后轮搭建步骤搭建叉车7.5机器人创意设计案例-叉车01.第三步：搭建安装前轮支架搭建步骤搭建叉车7.5机器人创意设计案例-叉车01.第四步：安装前轮搭建步骤搭建叉车7.5机器人创意设计案例-叉车01.第五步：搭建货叉支架搭建步骤搭建叉车7.5机器人创意设计案例-叉车01.第六步：组装货叉驱动电机搭建步骤搭建叉车7.5机器人创意设计案例-叉车01.第七步：安装货叉搭建步骤搭建叉车7.5机器人创意设计案例-叉车01.第八步：安装注塑带轮搭建步骤搭建叉车7.5机器人创意设计案例-叉车01.第九步：安装履带搭建步骤搭建叉车7.5机器人创意设计案例-叉车01.第十步：安装货叉搭建步骤搭建叉车7.5机器人创意设计案例-叉车01.第十一步：安装主控装置搭建步骤搭建叉车7.5机器人创意设计案例-叉车01.第十二步：将电池盒安装到主控板上搭建步骤搭建叉车7.5机器人创意设计案例-叉车01.第十三步：线路连接，搭建完成搭建步骤搭建叉车7.5机器人创意设计案例-叉车01.

红外遥控模块红外遥控模块由红外发射模块和红外接收模块组成，按