《服务机器人应用开发》课件 项目三 巡线机器人

项目三巡线机器人服务机器人应用开发UBTECHCONTENTS01.学习目标UBTECH02.内容结构03.任务背景04.任务描述05.知识链接06.任务实施07.扩展任务08.项目小结学习目标1.了解电机的工作原理；2.了解灰度传感器的工作原理；3.熟练掌握按照说明书装配小车；4.通过程序调用setMotorTurn()控制电机驱动；5.通过程序调用getGrayAllValue()读取灰度传感器数值；内容结构任务背景巡线机器人是以移动机器人作为载体，如3-1所示，以可见光摄像机、红外热成像仪、其它检测仪器作为载荷系统，以机器视觉、电磁场、GPS、GIS的多场信息融合作为机器人自主移动与自主巡检的导航系统，以嵌入式计算机作为控制系统的软硬件开发平台；具有障碍物检测识别与定位、自主作业规划、自主越障、对输电线路及其线路走廊自主巡检、巡检图像和数据的机器人本体自动存储与远程无线传输、地面远程无线监控与遥控、电能在线实时补给、后台巡检作业管理与分析诊断等功能。任务描述本项目主要任务有：1、制作一个基于uKitExplore的轮式巡线机器人；2、uKitExplore作为机器人的大脑，灰度传感器作为机器人的感官，电机作为机器人运动部件，三者结合共同作用下，实现轮式巡线机器人巡线运动；（一）（二）（三）（四）（五）知识链接认识电机认识灰度传感器认识int变量认识void函数局部变量与全局变量知识链接一、认识电机电机就是一种将电能与机械能相互转换的电磁机械装置。电机一般有两种应用形式：第一种是把机械能转换为电能，称之为发电机；第二种是把电能转换为机械能，称之为电动机。电动机（Motors：也称为马达）是把电能转换成机械能的一种设备。它利用通电导线在磁场中受到力的作用，从而旋转的装置。受力方向遵循“左手定则”。电机的工作原理知识链接一、认识电机左手定则是判断通电导线处于磁场中时，所受安培力F的方向、磁感应强度B的方向、通电导体棒的电流l三者方向之间的关系的定律。将左手的食指，中指和拇指伸直，使其在空间内相互垂直。掌心方向代表磁场的方向（从N级到S级），中指代表电流的方向（从正极到负极），那拇指所指的方向就是受力的方向。使用时可以记住，中指，食指，拇指指代“电，磁，力”。知识链接一、认识电机按工作电源种类划分：可分为直流电机和交流电机。直流电动机可划分：无刷直流电动机和有刷直流电动机。交流电动机可划分：单相电机和三相电机。按结构和工作原理可划分：异步电动机、同步电动机。按用途可划分：驱动用电动机和控制用电动机。驱动用电动机可划分：电动工具用电动机、家电等。控制用电动机又划分：步进电动机和伺服电动机等电机的分类知识链接一、认识电机电机连接在uKitExplore开发板的任意一个3PIN口即可。电机可以串联多个，而多个电机是通过ID号加以区分和识别，在控制时注意电机的ID。硬件连接方面要使用USB线连接uKitExplore开发板和电脑，3PIN口接入电机、uKitExplore开发板接入电池并打开开关。电机使用方法知识链接二、认识灰度传感器灰度传感器是一种模拟传感器，有一只发光二极管和一只光敏电阻，安装在同一面上。它利用不同颜色的检测面对光的反射程度不同，光敏电阻对不同检测面返回的光其阻值也不同的原理进行颜色深浅检测。在有效的检测距离内，发光二极管发出白光，照射在检测面上，检测面反射部分光线，光敏电阻检测此光线的强度并将其转换为机器人可以识别的信号。灰度传感器的工作原理知识链接二、认识灰度传感器uKitRoute智能灰度传感器，是一款颠覆传统的高智能灰度传感器，具有多检测点、智能化、多功能化的特点。uKitRoute智能灰度传感器通过颜色采集，可以感知任意两种颜色然后输出相应的电平值。智能灰度传感器知识链接二、认识灰度传感器灰度传感器连接的时候使用7Pin的线，连接灰度口（Route）另外一头连接uKitExplore开发板。通过手机扫描二维码，可以查看具体步骤的操作视频。注意，读取数据时，需要将uKitRoute智能灰度传感器朝地面方向的5个识别点都置于在同一个颜色中，这样读出来的数据会比较准确，还有读取数据时放置一格的连接件读取数据会更加准确。灰度传感器的使用方法知识链接三、认识int变量整数是编程中常用的一种数据，C语言通常使用int来定义整数（int是integer的简写）。在现代操作系统中，int一般占用4个字节（Byte）的内存，共计32位（Bit）。如果不考虑正负数，当所有的位都为1时它的值最大，为232-1=4,294,967,295≈43亿，这是一个很大的数，实际开发中很少用到，而诸如1、99、12098等较小的数使用频率反而较高。知识链接四、认识void函数void的字面意思是“无类型”，常用来声明一个函数，说明该函数不会返回任何数据，void意思是函数的数据类型空，即没有返回值。无返回值的函数：该函数功能只是完成一个操作，应将返回值类型定义为void，函数体内可没有return语句。有返回值的函数：该函数的最后会有一个返回值return，可以用来获取该函数执行结果返回给该函数，让外部调用该函数的。知识链接五、局部变量与全局变量局部变量，也称内部变量，是指在一个函数内部或复合语句内部定义的变量。局部变量的作用域是定义该变量的函数或定义该变量的复合语句。局部变量的生存期是从函数被调用的时刻算起到函数返回调用处的时刻结束。局部变量知识链接五、局部变量与全局变量在所有函数外部定义的变量称为全局变量（GlobalVariable），它的作用域默认是整个程序，也就是所有的源文件。全局变量（一）（二）（三）任务1：搭建机器人结构任务2：硬件连接任务3：编程实现巡线机器人任务实施任务实施任务1：搭建机器人结构利用uKitExplore电子件和外观结构件，按照说明书的步骤和注意事项，搭建一个巡线机器人。任务实施任务1：搭建机器人结构自动巡线小车模型包含灰度传感器、前部、主控板和后部四个部分，首先搭建前部。搭建小车前部任务实施任务1：搭建机器人结构完成头部之后，搭建主控部分。搭建主控部分任务实施任务1：搭建机器人结构搭建后部任务实施任务1：搭建机器人结构搭建完巡线小车，就可以在两驱小车的基础上增加灰度传感器，即可完成自动巡线小车模型，将各个部分组合起来，自动巡线小车模型就搭建完成了。搭建灰度传感器任务实施任务2：硬件连接该项目需要连接电机和灰度传感器，灰度传感器连接在uKitExplore开发板上X3的7PIN接口即可。在控制时注意电机和舵机的ID，电机是依靠ID来控制的。硬件连接方面要使用USB线连接uKitExplore开发板和电脑，3PIN口接入电机、uKitExplore开发板接入电池即可。这里我们接入1号电机、2号电机、灰度传感器。任务实施任务3：编程实现巡线机器人输入完成后，点击“编译”检查代码有无错误。确保没有错误后就可以开始上传了，点击“上传”之后IDE会把代码发送给uKitExplore开发板。完成以上步骤后，会看到小车沿着黑线行驶。编程拓展任务巡线小车是通过地上的黑色线来判断运动的路线的，如果遇到一个