自動化專業(yè)移動機器人實驗報告

1、移動機器人綜合實驗實驗報告姓名： 程光敏 許藝 丁蓉 學號： 0901510312， 0906840207， 0910200101 南京理工大學自動化學院目 錄實驗一 機器人u-ii測試.2實驗二 機器人傳感器實驗.8實驗三 機器人運動控制實驗.15實驗四 機器人避障實驗.20實驗一 機器人u-ii測試 一. 實驗?zāi)康?1、熟悉as-uii機器人的組成結(jié)構(gòu)和工作原理；2、熟練操作使用as-uii機器人；3、掌握as-uii機器人各項基本功能。二. 設(shè)備清單每組學生擁有一套機器人實驗課程專用套件。上課期間由組長保管，上課期間遺失或損壞的器件須按原價賠償。(1) as-uii智能機器人 1臺(2)

2、 五金工具 1套(3) 萬用表 1只(4) as-uii使用手冊 1本(5) 使用手冊 1本(6) vjc1.5安裝盤 1張三、課堂要求(1) 課前認真預(yù)習，精心準備。(2) 在不損壞器件或愿意賠償?shù)那闆r下自由使用器件。(3) 不同小組的器件不要混用。(4) 課后整理桌面。(5) 不在課堂做任何與學習無關(guān)的事。(6) 課后認真填寫實驗報告。四、注意事項(1) 運行前充飽電，能使機器人運行效果更好。(2) 輕拿輕放機器人，防止摔落地面。(3) 碰撞環(huán)是機器人最易損壞的部件，請注意保護。使用機器人時，盡量避免提持、拉扯、捧托碰撞環(huán)。(4) 沒有特殊情況，不要拆卸電池。如果確實要拆卸，應(yīng)按住電池上的

3、小塑料片，使之貼住池身，以脫離卡槽，然后輕輕拔下來。(5) 串口通信線連接在機器人上時，最好不要按復(fù)位鍵。否則容易死機。(6) 機器人運動時，勿頂住障礙物，否則易造成電機堵轉(zhuǎn)，燒毀芯片。(7) 常見問題的處理，參見as-uii使用手冊附錄。五、系統(tǒng)檢測按下機器人的運行鍵，機器人開始自檢，lcd 液晶屏上顯示“as-uii inteligent robot test”：1、檢查lcd 液晶屏lcd 液晶顯示屏安裝在機器人的外殼上，用于顯示各種信息，便于了解程序執(zhí)行中的情況。顯示屏可以顯示162 個字符（每行16 個字符，共2 行）。顯示屏可以顯示機器人運行的信息，這一點在以后調(diào)試程序時尤其顯得重

4、要。自檢開始后，lcd 顯示屏標明的測試項目為“now test no.1”，接著提示“l(fā)cd test”,然后就開始顯示字符，如數(shù)字、符號、字母等。注意觀察lcd 顯示屏有沒有出現(xiàn)黑屏（出現(xiàn)整排蘭色條紋）或無字符等現(xiàn)象，如果沒有，說明機器人的lcd 顯示屏是正常的。lcd 液晶顯示是否正常？ ayes 1no（若不正常，現(xiàn)象為： 故障排除方法： ）2、喇叭檢測第二次按下“運行”鍵，機器人就開始了第二項檢查工作，lcd顯示屏標明的測試項目為“now test no.2”，接著提示“piezo test”，注意聽機器人是否發(fā)出聲音，聲音是否清晰響亮。顯示屏上的數(shù)字會伴隨著機器人的聲音不斷變化，顯

5、示的數(shù)字是機器人發(fā)出的聲音頻率。音調(diào)越高，顯示的數(shù)字就越大。喇叭是否正常？ ayes 1no（若不正常，現(xiàn)象為： 故障排除方法： ）3、光敏檢測機器人的光敏傳感器安裝在外殼上，兩只光敏傳感器一左一右，用來識別外界光線的強弱。再按一下“運行”鍵，機器人就開始了第三項檢查工作，lcd標明的測試項目為“now test no.3”，其后在lcd 上有類似“photo l242 r248”的提示，其中l(wèi) 表示“左光敏”，r表示“右光敏”，字母后面的數(shù)字表示機器人檢測到的光線強度值。隨著光強的不同，光敏傳感器的感應(yīng)數(shù)值也不同，其變化范圍為0255。光強越弱，數(shù)值越大，光強越強，數(shù)值越小。在相同光強條件下

6、，左右兩邊光敏傳感器的數(shù)值偏差應(yīng)當小于10。光敏傳感器測量范圍： 左： l200-207 右： r195-206 光敏傳感器是否正常？ ayes 1no（若不正常，現(xiàn)象為： 故障排除方法： ）4、紅外檢測紅外傳感系統(tǒng)也安裝在機器人的外殼上，左右兩側(cè)一邊一只紅外發(fā)射管，中間一只紅外接收模塊。紅外傳感器的作用是檢測機器人前方、左前方、右前方是否有障礙物。再按下“運行”鍵，機器人就開始了第四項檢查工作，lcd標明的測試項目為“now test no.4”，其后在lcd 出現(xiàn)“ir test”提示。紅外檢測的距離設(shè)置在30cm 左右。將a4 紙大小的障礙物分別放在機器人的正前方、左側(cè)、右側(cè)20 cm

7、左右，觀察lcd 值。紅外傳感器測量值： 左側(cè)可測距離為11.5cm，右側(cè)為11.3cm，前方為20cm 紅外傳感器是否正常？ 1yes ano（若不正常，現(xiàn)象為： 左紅外發(fā)射傳感器不能正常工作，右邊可以 故障排除方法：將右邊正常工作的紅外傳感器裝至左邊，發(fā)現(xiàn)可以正常工作，因此，左紅外傳感器故障，經(jīng)過調(diào)換，可以正常工作 ）5、檢測碰撞傳感器機器人的碰撞傳感器，相當于人類的觸覺。as-uii雖然只用了四只碰撞傳感器，卻能感知全身碰撞的方位。再按一下“運行”鍵，機器人就開始了第五項檢查工作，lcd標明的測試項目為“now test no.5”，其后出現(xiàn)“bumper test”字樣。用手從不同方向

8、觸動碰撞環(huán)時，lcd 就會相應(yīng)地顯示出機器人受到碰撞的方向：用手從正前方擠壓碰撞環(huán)，lcd 顯示屏上顯示“front”；用手從正后方擠壓碰撞環(huán)，lcd 顯示屏上顯示“back”；左、右、左前、右前、左后、右后方等方向擠壓碰撞環(huán)，觀測觀察lcd 值。碰撞傳感器是否正常？ ayes 1no（若不正常，現(xiàn)象為： 故障排除方法： ）6、檢測運動系統(tǒng)再把機器人放到開闊的平地上（有2 米2 米大小即可），按一下“運行”鍵，機器人就開始第六項檢查工作。液晶屏標明的測試項目為“nowtest no.6”，接著提示“motor test”，其后機器人將會移動、轉(zhuǎn)彎，同時在lcd 上顯示機器人移動的累計“距離”和

9、瞬時電機轉(zhuǎn)速。如系統(tǒng)機載程序默認值為：motor 30 l 100test 31 r 100表示左電機速度100，右電機速度100，左輪轉(zhuǎn)過30個單位，右輪轉(zhuǎn)過31個單位。系統(tǒng)實際測量值：左電機 695 右電機 730 運動系統(tǒng)是否正常？ayes 1no（若不正常，現(xiàn)象為： 故障排除方法： ）7、檢測光電編碼器第七項檢測完成后，把機器人從地上拿起來，再按一下“運行”鍵，機器人就開始了第七項檢查工作，lcd 標明的測試項目為“nowtest no.7”，接著提示“encoders test”。機器人的輪子每轉(zhuǎn)動1 圈，碼盤也隨著轉(zhuǎn)動1 圈，lcd 上顯示的光電編碼器的計數(shù)值約等于33。即輪子轉(zhuǎn)動

10、1 周，光電計數(shù)為33。用手分別轉(zhuǎn)動左、右兩側(cè)的輪子，觀察顯示屏上的數(shù)字變化情況。（注意：可能碰到的問題：1) 機器人運動突然停止，可能是機器人電量不足，請給機器人充電；2) 注意不要讓機器人運動時頂住障礙物，否則會造成電機堵轉(zhuǎn)，容易損壞驅(qū)動芯片。）光電編碼器是否正常？ ayes 1no（若不正常，現(xiàn)象為： 故障排除方法： ）8、檢測結(jié)束自檢程序全部完成后，按一下復(fù)位鍵，機器人就會停止運行。最后關(guān)閉電源開關(guān)。六、運行表演程序1、安裝開發(fā)軟件把vjc1.5 開發(fā)版安裝光盤放入電腦光驅(qū)中, vjc1.5 就能自動安裝到電腦上。如果未能自動安裝，請打開“我的電腦”，打開“光盤”，運行光盤中安裝程序“

11、vjc1.5setup.exe”，然后按照安裝向?qū)У奶崾疽徊讲讲僮鳎涂梢詫jc1.5 開發(fā)版安裝上了。安裝完成后，桌面上會出現(xiàn)vjc1.5 圖標。2、連接串口通信線將串口通信線的一端與電腦機箱后面的9 針串口相連，另一端連在機器人的下載口上。3、下載表演程序單擊菜單欄中“工具（t）”選項卡，在彈出的下拉菜單中單擊“機器人表演程序”，隨后會彈出“智能下載程序”對話框，并顯示下載進程。注意觀察下載程序是否正常。當對話框中出現(xiàn)“成功下載”字樣后，關(guān)閉對話框。表演程序就下載到機器人中了。4、運行表演把串口通信線從機器人下載口拔下來，就可以讓機器人表演了。機器人表演程序包含5個程序：(1) 電子琴

12、piano從不同的方位觸動碰撞環(huán)，機器人會發(fā)出不同的聲音。(2) 聲與光 im in dark在明暗不同的光線下，機器人會發(fā)出不一樣的叫聲。(3) 跟我走 follow機器人會跟著前方的物體走。(4) 走向亮光 goto light如果房間里點著一支蠟燭，機器人就會向蠟燭走過去。(5) 三步舞 im dancing機器人跳舞。表演是否正常？ ayes 1no（若不正常，現(xiàn)象為： 故障排除方法： ) 實驗二 機器人傳感器實驗一. 實驗?zāi)康?1、掌握as-uii機器人各傳感器工作原理；2、熟練安裝3、熟練使用vjc1.5 開發(fā)軟件。二. 設(shè)備清單每組學生擁有一套機器人實驗課程專用套件。上課期間由組

13、長保管，上課期間遺失或損壞的器件須付費賠償。(1) as-uii智能機器人 1臺(2) 紅外傳感器 2對光敏傳感器 4個碰撞傳感器 4個(3) 五金工具 1套(4) 萬用表 1只(5) as-uii使用手冊 1本(6) 使用手冊 1本(7) vjc1.5安裝盤 1張三、課堂要求(1) 課前認真預(yù)習，精心準備。(2) 在不損壞器件或愿意賠償?shù)那闆r下自由使用器件。(3) 不同小組的器件不要混用。(4) 課后整理桌面。(5) 不在課堂做任何與學習無關(guān)的事。(6) 課后認真填寫實驗報告。四、注意事項(1) 運行前充飽電，能使機器人運行效果更好。(2) 輕拿輕放機器人，防止摔落地面。(3) 碰撞環(huán)是機器

14、人最易損壞的部件，請注意保護。使用機器人時，盡量避免提持、拉扯、捧托碰撞環(huán)。(4) 沒有特殊情況，不要拆卸電池。如果確實要拆卸，應(yīng)按住電池上的小塑料片，使之貼住池身，以脫離卡槽，然后輕輕拔下來。(5) 串口通信線連接在機器人上時，最好不要按復(fù)位鍵。否則容易死機。(6) 機器人運動時，勿頂住障礙物，否則易造成電機堵轉(zhuǎn)，燒毀芯片。(7) 常見問題的處理，參見as-uii使用手冊附錄。五、紅外傳感器實驗1、工作原理as-uii機器人配備了2 只紅外發(fā)射管和一只紅外接收模塊構(gòu)成紅外傳感系統(tǒng)，主要用來檢測前方、左前方和右前方的障礙，檢測距離范圍為1080cm?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)兩個電位器（主板上靠近紅外傳感器

15、接口的黃色旋鈕）來調(diào)節(jié)左右兩個紅外的檢測距離，順時針紅外發(fā)射強，檢測距離遠，逆時針紅外發(fā)射弱，檢測距離近。逆時針將電位器旋轉(zhuǎn)到底，將關(guān)閉紅外發(fā)射管。紅外傳感器紅外傳感器電路圖2、安裝紅外傳感器的插針是有方向性的，安裝時應(yīng)注意方向。紅外線發(fā)射接口irr 和irl 的正極已經(jīng)標出。插反不會損壞元件，但傳感器會不工作。紅外線接收模塊的正確接法是將紫色線朝向主板中間的缺口。如果插反不會損壞器件，但錯位有可能損壞紅外接收模塊。紅外傳感器安裝位置圖3、編程測試在jc 語言中，紅外傳感器的庫函數(shù)是ir_detector()，在程序運行過程中，此庫函數(shù)僅在被調(diào)用到時執(zhí)行一次，即采集數(shù)據(jù)一次。在jc 代碼編輯界

16、面中間一行編輯框（jc 對話窗口）中輸入如下程序塊：while(1) printf(ir=%bn, ir_detector();wait(0.5);按回車，jc 能立即編譯這一段程序并下載運行，lcd 上顯示：ir=0 （表示此時沒有障礙）4、實驗用一張白紙分別擋在能力風暴智能機器人的前方、左方和右方，編程進行測試；程序代碼：void main()int i;while(1)i= ir_detector();if (i=4) printf(frontn);else i=ir_detector(); if(i=1) printf(leftn);else i=ir_detector();if(i=

17、2) printf(rightn);else printf(nonen);wait(0.5);六、光敏傳感器實驗1、工作原理能力風暴智能機器人上有2 只光敏傳感器（見圖3-11），在機器人左前和右前方，可以檢測到光線的強弱。光敏傳感器光敏傳感器電路圖2、安裝光敏傳感器是可變電阻，它的接插方式?jīng)]有方向性，它在主板上的位置如圖所示：光敏傳感器安裝位置圖3、編程測試在jc 語言中，光敏傳感器的庫函數(shù)是：左光敏photo(1)，右光敏photo(2)。在程序運行過程中，光敏檢測庫函數(shù)photo 僅在被調(diào)用到時執(zhí)行一次，即采集數(shù)據(jù)一次。在jc 代碼編輯界面中間一行編輯框（jc 對話窗口）中輸入如下程序塊

18、（程序僅采集了左光敏的讀數(shù)）：while(1) printf(photoleft=%dn,photo(1);wait(0.5);按回車（enter），jc 能立即編譯這一段程序并下載運行，lcd 上會有如下顯示：photoleft=180 （表示此時照射在左光敏上的光強值是180），注意觀察讀數(shù)的變化。光越暗，數(shù)字越大，光越強，數(shù)字越小。4、實驗編寫程序，當光線暗于一定值時，機器人將叫兩聲。程序代碼：void main()float i,j;while(1)i= (float)photo(1);printf(photoleft=%dn,photo(1);wait(0.5);if(i=(floa

19、t)180)tone(180.0,0.5);tone(200.0,0.5);j=(float)photo(2);printf(photoright=%dn,photo(2);wait(0.5);if(j=(float)180)tone(180.0,0.5);tone(200.0,0.5);wait(0.5);七、碰撞傳感器實驗1、工作原理碰撞傳感器是感知碰撞信息的傳感器。在能力風暴智能機器人的左前、右前、左后、右后設(shè)置有四個碰撞開關(guān)，它們與碰撞環(huán)共同構(gòu)成了碰撞傳感器(見圖3-2)。碰撞環(huán)與底盤柔性連接，在受力后與底盤產(chǎn)生相對位移，觸發(fā)固連在底盤上的碰撞開關(guān)，使之閉合。碰撞傳感器碰撞傳感器接線圖

20、2、安裝碰撞傳感器在主板上的位置如圖所示：碰撞傳感器的安裝位置圖3、實驗編寫程序，遇到障礙物后，機器人自動繞開并發(fā)出聲音。int ir_1=0;void main() while(1) ir_1 =ir_detector(); if( ir_1 = 4) drive( 0 , 80 ); wait( 0.100000 ); stop(); tone(523.200012,0.250000); else ir_1 =ir_detector(); if( ir_1 = 1) drive( 0 , 80 ); wait( 0.100000 ); stop(); tone(523.200012,0.2

21、50000); else ir_1 =ir_detector(); if( ir_1 = 2) drive( 0 , 80 ); wait( 0.100000 ); stop(); tone(523.200012,0.250000); else drive( 80 ,0); wait( 0.500000 ); stop(); 實驗三 機器人運動控制實驗一. 實驗?zāi)康?1、掌握as-uii機器人運動控制系統(tǒng)組成和工作原理；2、熟練編寫運動控制程序。二. 設(shè)備清單每組學生擁有一套機器人實驗課程專用套件。上課期間由組長保管，上課期間遺失或損壞的器件須按原價賠償。(1) as-uii智能機器人 1臺(

22、2) 五金工具 1套(3) 萬用表 1只(4) as-uii使用手冊 1本(5) 使用手冊 1本(6) vjc1.5安裝盤 1張三、課堂要求(1) 課前認真預(yù)習，精心準備。(2) 在不損壞器件或愿意賠償?shù)那闆r下自由使用器件。(3) 不同小組的器件不要混用。(4) 課后整理桌面。(5) 不在課堂做任何與學習無關(guān)的事。(6) 課后認真填寫實驗報告。四、注意事項(1) 運行前充飽電，能使機器人運行效果更好。(2) 輕拿輕放機器人，防止摔落地面。(3) 碰撞環(huán)是機器人最易損壞的部件，請注意保護。使用機器人時，盡量避免提持、拉扯、捧托碰撞環(huán)。(4) 沒有特殊情況，不要拆卸電池。如果確實要拆卸，應(yīng)按住電池

23、上的小塑料片，使之貼住池身，以脫離卡槽，然后輕輕拔下來。(5) 串口通信線連接在機器人上時，最好不要按復(fù)位鍵。否則容易死機。(6) 機器人運動時，勿頂住障礙物，否則易造成電機堵轉(zhuǎn)，燒毀芯片。(7) 常見問題的處理，參見as-uii使用手冊附錄。五、直流電機測試as-uii 機器人上有兩個直流電機，機器人的調(diào)速是通過調(diào)節(jié)電機的平均電壓實現(xiàn)的。as-uii 機器人的驅(qū)動方式是差動驅(qū)動。兩個主要的庫函數(shù)是motor()和drive()。庫函數(shù)motor（a，b）應(yīng)用時應(yīng)注意：1) 庫函數(shù)motor（a，b）只控制單個的電機轉(zhuǎn)速；2) 庫函數(shù)motor（a，b）有兩個參數(shù)a、b，都是整型數(shù)；3) 庫函

24、數(shù)motor（a，b）中a 指定是左輪或是右輪，a=1 代表左輪，a=2 代表右輪；b指定轉(zhuǎn)速，b 的取值范圍是100100。庫函數(shù)drive（a，b）應(yīng)用時應(yīng)注意：1) 此庫函數(shù)是復(fù)合語句，同時控制左右兩個電機的轉(zhuǎn)速；2) 此語句有兩個參數(shù)a、b，都是整型數(shù)；3) a 指定平移的速度，b 指定旋轉(zhuǎn)的速度。左輪的速度ab，右輪的速度ab。實驗1：編寫程序，使機器人以左輪40 右輪80 的速度前進0.5 秒鐘，并走一條弧線。void main() drive( 60 , -20); wait( 0.500000 ); stop(); 實驗2：比較以下兩個程序，分析原因：程序1：void main

25、()drive( 80 ,0);wait( 0.500000 );stop();程序2：void main()drive( 60 ,20);wait( 0.500000 );stop();程序運行結(jié)果：程序1以80的速度前進0.5s，程序2以左輪80右輪40的速度向右轉(zhuǎn)，持續(xù)時間為0.5s。原因分析：函數(shù)drive(a,b)中，a 指定平移的速度，b 指定旋轉(zhuǎn)的速度。左輪的速度ab，右輪的速度ab，所以經(jīng)過運算，程序1中左輪速度為80，右輪為80，其運動表現(xiàn)為直線行駛；程序2中，左輪速度=60+20=80，右輪速度=60-20=40，其運動表現(xiàn)為右轉(zhuǎn)。六、光電編碼器測試1、工作原理光電編碼器是

26、一種能夠傳遞位置信息的傳感器，它由碼盤和光電編碼模塊組成，分別安裝在主動輪內(nèi)側(cè)和輪子支架內(nèi)側(cè)。光電編碼模塊運用反射式紅外發(fā)射接收模塊。反射器(即碼盤)是黑白相間的鋁合金圓片，黑白條紋把圓分成66 等分。當碼盤隨輪子旋轉(zhuǎn)時，光電編碼模塊發(fā)出的紅外線照射在碼盤上，黑條和白條反射回來的信號狀態(tài)不同,從而產(chǎn)生一個脈沖。輪子轉(zhuǎn)一圈共產(chǎn)生33 個脈沖，每個脈沖對應(yīng)角度約為10.91 度。碼盤及光電編碼模塊外形光電編碼模塊安裝位置示意圖2、編程測試檢測左右光電編碼器當前狀態(tài)的庫函數(shù)為：encoder（1），encoder（2）。在jc 對話窗口中輸入如下程序塊：while(1)printf(encoder_

27、1=%dn,encoder(1);wait(1.0);按回車（enter），jc 能立即編譯這一段程序并下載運行，lcd 上會顯示0 或1。0 表示當前無反射信號，碼盤片的黑格正對編碼器；1 表示當前有反射信號，碼盤片的白格正對編碼器。庫函數(shù)rotation(1)、rotation(2)可以讀出左右光電編碼器脈沖累計值。3、實驗要求：然后緩慢轉(zhuǎn)動左輪，編程測量轉(zhuǎn)一圈是否有33 個脈沖。程序：int rot_1=0;void main() while(1) rot_1 = rotation( 1 ); printf(rot_1=%dn,rotation( 1 ); 七、運動控制實驗要求：編寫一個

28、機器人直線行走的程序，先讓機器人以速度100 前進3 秒，再讓機器人以速度-60 后退5 秒，再在原地以角速度80度/秒旋轉(zhuǎn)1 秒。void main() drive( 100 ,0); wait( 3.000000 ); stop(); drive( -60 ,0); wait( 5.000000 ); stop(); drive( 0 , 20); wait( 1.000000 ); stop(); 實驗四 機器人避障實驗一. 實驗?zāi)康?1、掌握as-uii機器人避障工作原理；2、熟練編寫機器人避障控制程序。二. 設(shè)備清單每組學生擁有一套機器人實驗課程專用套件。上課期間由組長保管，上課期間遺失或損壞的器件須按原價賠償。(1) as-uii智能機器人 1臺(2) 五金工具 1套(3) 萬用表 1只(4) as-uii使用手冊 1本(5) 使用手冊 1本(6) vjc1.5安裝盤