納英特機(jī)器人小學(xué)滅火(辮子法)

1、密級：資料小學(xué)滅火(2008辮子法)套裝設(shè)計方案 (此圖僅供參考，實(shí)際圖片見文檔的機(jī)器搭建部分)（使用伺服電機(jī)和3.0大功率驅(qū)動模塊）（僅供參考） 納英特機(jī)器人事業(yè)部總頁數(shù)正文附錄生效日期：2008-6-17編制：審核：批準(zhǔn)：目 錄第一章 項(xiàng)目方案概述31.1配件清單31.2參數(shù)說明5第二章 機(jī)器人的搭建和程序設(shè)計122.1機(jī)器人測試和搭建122.1.1擴(kuò)展板的組裝122.1.2 馬達(dá)和輪子的組裝122.1.3 前后灰度傳感器的安裝142.1.4 主機(jī)的安裝142.1.5 紅外避障傳感器的安裝152.1.6 工業(yè)紅外傳感器的安裝172.1.7 大功率的安裝182.1.8 火焰?zhèn)鞲衅鞯陌惭b192

2、.1.9 滅火風(fēng)扇的安裝202.1.10 辮子和架高火焰及電池包的安裝212.2機(jī)器人的程序設(shè)計252.2.1程序（圖形化程序，解決方案里帶有圖形化程序原文件）252.2.2程序（C語言程序）262.3機(jī)器人的使用36第三章 常見問題分析373.1 機(jī)器人倒退,原地打轉(zhuǎn)373.2 機(jī)器人在場地上不走373.3 機(jī)器人開機(jī)后速度很慢或倒退373.4 機(jī)器人撞到擋板373.5 機(jī)器人不能發(fā)現(xiàn)火383.6 機(jī)器人在滅火時對不準(zhǔn)火383.7 機(jī)器人掉程序、死機(jī)等383.8 辮子無法打開或打開角度不對383.9 風(fēng)扇不能啟動38第一章 項(xiàng)目方案概述根據(jù)第九屆全國中小學(xué)電腦制作活動指南設(shè)計，本套裝適合小學(xué)

3、組滅火項(xiàng)目使用。1.1配件清單本方案所需的配件清單： 序號所需配件個（套）數(shù)配件在本方案中的功能配件圖片N-A-0101納英特積木式機(jī)器人平臺(V1.0)1機(jī)器人核心控制平臺N-B-0101主板擴(kuò)展1擴(kuò)展模擬接口和伺服電機(jī)接口N-A-0201積木套件1用來裝配機(jī)器人及固定傳感器N-B-04013.0功率馬達(dá)驅(qū)動模塊1用來增大馬達(dá)驅(qū)動能力 N-B-03011.0功率馬達(dá)驅(qū)動模塊1用于縮短滅火風(fēng)扇的滅火時間N-B-0202電源穩(wěn)壓模塊1提供7V25V之間的穩(wěn)定直流電壓 N-C-0801聲控傳感器1（數(shù)字）（能檢測環(huán)境聲音變化）（聲控啟動）N-C-0901底部灰度傳感器2用于檢測場地地面標(biāo)志線（房間

4、門口白線、滅火圈白線等） N-C-0201紅外測障傳感器9數(shù)字傳感器，主要用于迷宮避障礙物 N-C-0601火焰?zhèn)鞲衅?用于檢測火焰N-C-0101紅外測物傳感器1用于檢測前方障礙物N-D-0601六節(jié)動力鎳氫電池包1用來給主機(jī)單獨(dú)供電N-D-0401五節(jié)動力鎳氫電池包2用來單獨(dú)給馬達(dá)電路供電，動力更強(qiáng)N-F-0311“Z”字型減速馬達(dá)（12V500轉(zhuǎn)）4用于機(jī)器人在場地上運(yùn)動N-F-0601滅火風(fēng)扇2用于吹滅蠟燭N-F-0401伺服電機(jī)2用于辮子的打開，從而達(dá)到搜索房間的目的N-F-1201高速輪套件4硅膠質(zhì)地的輪胎加大與接觸面的附著力，光面的設(shè)計， 使其與接觸面增大，在平滑場地上具備更好的

5、抓地力。N-F-1601滅火結(jié)構(gòu)件1用于固定主機(jī)、傳感器、馬達(dá)等1.2參數(shù)說明實(shí)物圖相關(guān)參數(shù)外形尺寸22x28x29cm(長寬高)重量2.25KG電源參數(shù)采用兩路供電，主機(jī)使用1個六節(jié)鎳氫電池包，2個五節(jié)鎳氫電池包單獨(dú)給大功率驅(qū)動模塊供電（兩個大功率并聯(lián)）。馬達(dá)參數(shù)四個12V/500轉(zhuǎn)“Z”字型軸減速齒輪箱馬達(dá)，使用寬大輪套件。功能描述采用辮子策略(其中包含架高火焰探頭)，能夠在最短的時間獲得最優(yōu)的房間系數(shù),馬達(dá)和主機(jī)分離供電，采用2個五節(jié)電池包串聯(lián)后單獨(dú)給大功率驅(qū)動模塊供電, 12V/500轉(zhuǎn)360電機(jī)速度更快扭距更大,寬四大輪結(jié)構(gòu)直線效果更好，更穩(wěn)定。1.3思路描述對于高中、初中和小學(xué)滅火

6、項(xiàng)目來說，機(jī)器人需要解決的主要問題是如何去走迷宮？如何尋找火源并順利的滅火？本方案采用兩個工業(yè)級紅外傳感器，十個紅外測障傳感器,采用雙頭行走，兩個底部灰度傳感器，七個火焰?zhèn)鞲衅?，四寬大輪結(jié)構(gòu)（拉寬四個輪子的軸距輪距使機(jī)器人行走更穩(wěn)定），外加3.0版大功率驅(qū)動模塊等設(shè)計，走迷宮更快，更穩(wěn)定，滅火更準(zhǔn)確，各房間采用統(tǒng)一的迷宮和滅火程序.啟動后機(jī)器人直行并展開辮子(四號房間的辮子是成一定角度并裝有火焰探頭的支臂)，前行到正左手迷宮的所有紅外傳感器都檢測不到障礙物后停止，如果在這個過程中機(jī)器發(fā)現(xiàn)火源,停止直行動作,開始調(diào)用4號房間的滅火程序(走左手迷宮進(jìn)入4號房間滅火),否則的話調(diào)用0.4秒左右的左手

7、迷宮,目的是調(diào)整機(jī)器人的狀態(tài),為下面機(jī)器執(zhí)行正右手迷宮做準(zhǔn)備,機(jī)器人通過正右手迷宮前行到正前面的紅外傳感器檢測到障礙物為止,調(diào)用0.7秒左右的右手迷宮后,換正左手迷宮前行到正前面的紅外傳感器檢測到障礙物為止,通過機(jī)器人正右側(cè)向后看的火焰?zhèn)鞲衅鳈z測三號房間是否有火,有火,通過正右手迷宮進(jìn)入3號房間滅火,沒有火,執(zhí)行1號和2號房間程序,如果機(jī)器人反向左側(cè)的火焰?zhèn)鞲衅鳑]有檢測到火焰執(zhí)行倒右手迷宮,直到檢測到2號房間的白線,通過倒右手迷宮進(jìn)入2號房間滅火,如果反向左側(cè)的火焰?zhèn)鞲衅鳈z測到火源,機(jī)器前行到2號和1號的外擋板后通過正右手迷宮進(jìn)入1號房間滅火. 辮子在機(jī)器進(jìn)入火焰所在房間后開始收縮。（具體見路

8、線圖）（藍(lán)色為機(jī)器人正向運(yùn)動青色為反向運(yùn)動）4號房間圖中紅色箭頭為機(jī)器人前進(jìn)方向,青色箭頭為機(jī)器人伺服電機(jī)上的支架(上面安裝有火焰探頭),圖中機(jī)器人由左向右前進(jìn)的過程中,支架上的火焰?zhèn)鞲衅魅绻麢z測到火源,機(jī)器人調(diào)用正左手迷宮進(jìn)入4號房間滅火,如果機(jī)器到達(dá)圖中最右邊的位置還沒有發(fā)現(xiàn)火源,調(diào)用0.4秒的正左手迷宮.支架上的探頭發(fā)現(xiàn)火源后,機(jī)器人進(jìn)入4號房間滅火沒有發(fā)現(xiàn)火源,機(jī)器人調(diào)用0.4秒左右的正左手迷宮3號房間機(jī)器人通過正右手迷宮前行到正前方的紅外傳感器檢測到障礙物為止機(jī)器人調(diào)用0.7秒的正右手迷宮機(jī)器人調(diào)用左手迷宮前行至正前方紅外傳感器檢測到障礙物為止,判斷機(jī)器人正向右側(cè)的火焰?zhèn)鞲衅魇欠駲z測

9、到火源,有火進(jìn)入3號滅火,否則調(diào)用1號2號滅火程序. 有火,機(jī)器人進(jìn)入3號房間滅火2號房間 3號沒火,機(jī)器人通過倒右手迷宮(機(jī)器人的正反向發(fā)生變化)進(jìn)入1號2號滅火程序 1號沒火,機(jī)器人進(jìn)入2號房間滅火1號房間 1號有火,進(jìn)入1號滅火第二章 機(jī)器人的搭建和程序設(shè)計2.1機(jī)器人測試和搭建在機(jī)器人的搭建過程中，首先需要對機(jī)器人各部件包括機(jī)器人控制主板、減速馬達(dá)、傳感器等進(jìn)行測試（各配件的測試方法及其技術(shù)參數(shù)，請參閱各配件用戶說明書，可在編程軟件中下載測試程序測試），以保證在使用時部件的可靠性。同時每搭好一個主要的部件，也必須進(jìn)行一個檢測的過程，同樣是保證機(jī)械結(jié)構(gòu)的合理性。機(jī)器人的檢測方法請參見用戶

10、手冊（硬件部分）1112頁。2.1.1擴(kuò)展板的組裝擴(kuò)展板10毫米銅柱 擴(kuò)展板的具體安裝見附件2.1.2 馬達(dá)和輪子的組裝螺絲M3x8緊固鑼帽 高速輪螺絲M3x5 螺絲M3x8緊固鑼帽 高速輪螺絲M3x5 馬達(dá)組裝的時候，兩側(cè)的馬達(dá)分別在同一條直線上面，否則，在走迷宮的時候，會不平穩(wěn)。所需要的零部件如下：名稱型號數(shù)量“Z”字型減速馬達(dá)3604高速輪套件4螺絲M3x88螺絲M3x54鑼帽緊固82.1.3 前后灰度傳感器的安裝前底部灰度傳感器接模擬2號口，通過調(diào)解器把底部灰度在其始區(qū)域白色塊上的值調(diào)到80左右后底部灰度傳感器接模擬31號口，通過調(diào)解器把底部灰度在其始區(qū)域白色塊上的值調(diào)到80左右螺絲M

11、3x8緊固鑼帽 名稱型號數(shù)量灰度傳感器2螺絲M3x822.1.4 主機(jī)的安裝在安裝馬達(dá)的位置的時候，要結(jié)合實(shí)際，確保主機(jī)能夠放入所安裝的馬達(dá)的空隙里面。具體做法可以參照下面的圖示主機(jī)螺絲M3x5安裝的時候注意主機(jī)應(yīng)該正好在結(jié)構(gòu)板的正中間位置名稱型號數(shù)量主機(jī)1螺絲M3x54螺絲M3x5銅柱20mm銅柱15mm2.1.5 紅外避障傳感器的安裝 安裝銅柱的時候注意高度適當(dāng),傳感器參數(shù)供參考銅柱20mm螺絲M3x5紅外避障傳感器（接數(shù)字11號口,檢測距離30厘米左右）紅外避障傳感器（接數(shù)字10號口,檢測距離20厘米左右）紅外避障傳感器（接模擬19號口,檢測距離10厘米左右）紅外避障傳感器（接模擬18號

12、口,檢測距離10厘米左右）紅外避障傳感器（接數(shù)字7號口,檢測距離30厘米左右）紅外避障傳感器（接數(shù)字8號口,檢測距離20厘米左右）螺絲M3x5緊固鑼帽 緊固鑼帽螺絲M3x5螺絲M3x5銅柱15mm銅柱20mm紅外避障傳感器（接數(shù)字15號口,檢測距離15厘米左右）紅外避障傳感器（接數(shù)字14號口,檢測距離25厘米左右）此兩紅外僅僅做備用,實(shí)際安裝的時候根據(jù)自身情況選擇是否添加(傳感器壞的時候做更換件)注意:紅外傳感器參數(shù)僅做參考名稱型號數(shù)量九孔片3紅外避障傳感器反射型11(實(shí)際使用9個,2個備用)螺絲M3x519鑼帽緊固12銅柱20mm8銅柱15mm62.1.6 工業(yè)紅外傳感器的安裝五孔片螺絲M3

13、x5 工業(yè)紅外傳感器（接數(shù)字9號口，為防止撞墻,檢測距離在30厘米左右） 名稱型號數(shù)量五孔片1工業(yè)紅外傳感器反射型1螺絲M3x512.1.7 大功率的安裝銅柱20mm銅柱10mmV1.0大功率 V3.0大功率銅柱20mm銅柱20mm銅柱20mm x4 1.0和3.0在安裝的時候,中間留出適當(dāng)?shù)目臻g名稱型號數(shù)量大功率V1.01大功率V2.01銅柱20mm16銅柱10mm42.1.8 火焰?zhèn)鞲衅鞯陌惭b螺絲M3x5緊固鑼帽前方右邊火焰?zhèn)鞲衅鹘拥侥M3口前方左邊火焰?zhèn)鞲衅鹘拥侥M4口火焰?zhèn)鞲衅鹘拥侥M6口后方右邊火焰?zhèn)鞲衅鹘拥侥M29口火焰?zhèn)鞲衅鹘拥侥M25口后方左邊火焰?zhèn)鞲衅鹘拥侥M28口十二孔片螺

14、絲M3x5十二孔片螺絲M3x5 根據(jù)實(shí)際情況,將12孔片的長度和寬度適當(dāng)調(diào)整,例如圖中,就是將2根孔片并起來名稱型號數(shù)量十二孔片4火焰?zhèn)鞲衅?螺絲M3x510螺帽緊固62.1.9 滅火風(fēng)扇的安裝前方滅火風(fēng)扇接在V1.0大功率上風(fēng)扇（用扎帶固定）后方滅火風(fēng)扇接馬達(dá)V1.0大功率上名稱型號數(shù)量風(fēng)扇2扎帶若干2.1.10 辮子和架高火焰及電池包的安裝銅柱20mm x8 十二孔綠條螺絲M3x5 右伺服電機(jī)接伺服電機(jī)五號口左伺服電機(jī)接伺服電機(jī)零號口伺服電機(jī)（用扎帶固定）緊固螺絲螺絲M3x8十二孔綠條十二孔綠條 探頭安裝好后,注意根據(jù)實(shí)際情況調(diào)節(jié)伺服電機(jī)和探頭支架的夾角電池包用扎帶固定(為防止脫落,建議打

15、少量熱溶膠固定) 整機(jī)效果圖2.2機(jī)器人的程序設(shè)計迷宮是整個滅火項(xiàng)目的關(guān)鍵點(diǎn)，建議先調(diào)整迷宮的相關(guān)參數(shù)。2.2.1程序（圖形化程序，解決方案里帶有圖形化程序原文件）2.2.2程序（C語言程序）void main() /*聲控啟動*/ while( digital(12)=0) /*開啟伺服電機(jī)*/ start_process(kai(); motor(0,50); motor(2,50); sleep(0.2); /*沒檢測到火焰并且左手迷宮至少有一個紅外傳感器能檢測到障礙物*/ while(digital(10)=1 | digital(11)=1 | analog(19)<100 )

16、&& analog(20)>210) motor(0,70); motor(2,70); while(1) /*發(fā)現(xiàn)火執(zhí)行滅火程序,為了保證搜索房間系數(shù),辮子都是在進(jìn)入火焰所在房間后才開始收*/ if( analog(20)<210) while( analog(2)>130) zlmg(); start_process(guan(); fire4(); else /*左手迷宮沒有紅外傳感器檢測到障礙物后,執(zhí)行一定時間的左手迷宮后,程序中斷*/ if( digital(10)=0 && digital(11)=0 && anal

17、og(19)>100) reset_system_time(); while(mseconds()<350L) zlmg(); break; /*如果前面的紅外傳感器沒有檢測到障礙物,執(zhí)行右手迷宮*/ while( digital(9)=0) zrmg(); zhengshache(); /*調(diào)用系統(tǒng)函數(shù)*/ /*執(zhí)行一定時間的右手迷宮,目的是調(diào)整機(jī)器的狀態(tài),保證接下來能正常的執(zhí)行左手迷宮*/ while(mseconds()<2200L) zrmg(); /*執(zhí)行左手迷宮直到前面的紅外傳感器檢測到障礙物為止*/ while( digital(9)=0) zlmg(); zh

18、engshache(); /*判斷三號房間的火焰*/ if( analog(6)<220) mh3(); /*判斷二號房間的火焰*/ if( analog(20)<210) mh2(); mh1();void zlmg() /*左手迷宮*/ if( digital(9)=1 | analog(19)<100) if( digital(9)=1) motor(0,80); motor(2,-80); else motor(0,40); motor(2,-40); else if( digital(10)=1 | digital(11)=1) if( digital(10)=1)

19、 motor(0,60); motor(2,50); else motor(0,80); motor(2,80); else motor(0,-90); motor(2,90); motor(0,10); motor(2,70); void kai() init_expbd_servos(1); /*開啟伺服電機(jī)*/ servo0=1700; servo5=2000; sleep(0.1);void guan() init_expbd_servos(1); /*關(guān)閉伺服電機(jī)*/ servo0=4800; servo5=0; sleep(0.1);void zrmg() /*右手迷宮*/ if(

20、 digital(9)=1 | analog(18)<100) if( digital(9)=1) motor(0,-60); motor(2,60); else motor(0,-60); motor(2,60); else if( digital(7)=1 | digital(8)=1) if( digital(8)=1) motor(0,50); motor(2,60); else motor(0,60); motor(2,60); else motor(0,95); motor(2,-95); motor(0,70); motor(2,15); void fire4() /*四號

21、房間滅火*/ motor(0,-40); motor(2,40); sleep(0.1); while(1) if( analog(2)<130 && digital(8)=1 && digital(10)=1) zm(); tingzhi(); if(analog(4)-analog(3)>10) motor(0,100); motor(2,-100); if(analog(3)-analog(4)>10) motor(0,-100); motor(2,100); motor(0,100); motor(2,100); void zm() /

22、*正向滅火*/ motor(0,-30); motor(1,100); motor(2,-30); motor(3,-100); sleep(0.1); stop(); motor(1,100); motor(3,-100); sleep(0.5); stop();void tingzhi() while(1) stop(); void zhengshache() stop(); motor(0,-30); motor(2,-30); sleep(0.1);void zanting() stop(); sleep(2.0);void mh2() /*二號房間搜索及滅火*/ while(1) w

23、hile( analog(31)>130) drmg(); start_process(guan(); reset_system_time(); while(mseconds()<400L) drmg(); fire2(); void mh1() /*一號房間搜索及滅火*/ while(1) reset_system_time(); while(mseconds()<1200L) drmg(); while( analog(30)>100) ddrmg(); fanshache(); while( analog(31)>130) zrmg(); start_pro

24、cess(guan(); fire1(); void drmg() /*倒右迷宮(反向右手迷宮)*/ if( analog(30)<100) motor(0,-70); motor(2,70); else if( digital(15)=1) motor(0,-60); motor(2,20); else if( digital(14)=1) motor(0,-40); motor(2,-40); else motor(0,70); motor(2,-70); motor(0,-5); motor(2,-70); void ddrmg() /*倒右形迷宮(反向右手迷宮)*/ if( an

25、alog(30)<100) motor(0,-70); motor(2,70); else if( digital(15)=1) motor(0,-60); motor(2,20); else if( digital(14)=1) motor(0,-30); motor(2,-30); else motor(0,-30); motor(2,-40); void fire2() /*二號滅火*/ while(1) if( analog(31)<130 ) fm(); tingzhi(); if(analog(28)-analog(29)>10) motor(0,-80); mo

26、tor(2,80); if(analog(29)-analog(28)>10) motor(0,80); motor(2,-80); motor(0,-80); motor(2,-80); void fm() /*反向滅火*/ motor(0,30); motor(1,-100); motor(2,30); motor(3,100); sleep(0.1); stop(); motor(1,-100); motor(3,100); sleep(0.5); stop();void mh3() /*三號房間搜索及滅火*/ while(1) while( analog(31)>130)

27、zlmg(); start_process(guan(); fire3(); void fire3() /*三號房間滅火*/ while(1) if( analog(2)<130 && digital(8)=1 && digital(10)=1) zm(); tingzhi(); if(analog(4)-analog(3)>10) motor(0,80); motor(2,-80); if(analog(3)-analog(4)>10) motor(0,-80); motor(2,80); motor(0,50); motor(2,50);

28、void fanshache() stop(); motor(0,30); motor(2,30); sleep(0.1);void fire1() /*一號房間滅火*/ while(1) if( analog(2)<130 &&( analog(3)<20 | analog(4)<20) zm(); tingzhi(); if(analog(4)-analog(3)>10) motor(0,100); motor(2,-100); if(analog(3)-analog(4)>10) motor(0,-100); motor(2,100); mo

29、tor(0,100); motor(2,100); 2.3機(jī)器人的使用打開機(jī)器人的電源開關(guān)后，依據(jù)本方案提供的參考程序檢查傳感器接口是否正確（請注意各傳感器與機(jī)器人的接口一定要與程序中的接口相符）并下載到機(jī)器人中（下載過程參見機(jī)器人平臺用戶說明書）。聲控啟動。 第三章 常見問題分析3.1 機(jī)器人倒退,原地打轉(zhuǎn)問題分析：機(jī)器人馬達(dá)裝好后下載一個向前進(jìn)的程序，發(fā)現(xiàn)機(jī)器人沒有前進(jìn) 參考程序： void main()motor(0,50);motor(2,50); 解決方法：第一：確認(rèn)機(jī)器人的馬達(dá)輸出信號左右端口是否接錯。見上圖，我們使用的是“0”號和“2”號馬達(dá)輸出端口，在使用的時候要確保小編號端口在左邊大編號端口在右邊（我們使用的是“0”和“2”號馬達(dá)輸出端口，那么在接馬達(dá)的信號線的時候，要保證機(jī)器人的正向左邊的馬達(dá)信號線