機器人技術(shù)第2章課件

第2章MT-U智能機器人

平臺介紹第2章MT-U智能機器人

平臺介紹2.1MT-U智能機器人簡介MT-U智能機器人（MT-UROBOT教學(xué)機器人），是專門為大學(xué)進行課程教學(xué)、工程訓(xùn)練、科技創(chuàng)新以及研究服務(wù)的新型移動智能機器人。MT-U智能機器人有一個功能很強的“大腦”和一組靈敏的“感覺器官”，它不僅可以對外部環(huán)境做出敏銳的反應(yīng)，而且還可以與你進行交流；它有聽覺、視覺和觸覺，與周圍世界互動時，會像人一樣使用動作和聲音來表達感覺。突出的擴展性能，高速的處理系統(tǒng)和由淺入深的流程圖、C語言及匯編語言編程環(huán)境是MT-U智能機器人的重要特色。本書各個章節(jié)以MT-U智能機器人作為教學(xué)平臺進行講述，將帶你走進機器人的世界，感知他、了解他，體驗機器人世界的神奇與奧秘；更重要的是，在機器人世界的優(yōu)游涵泳之后，你也許會發(fā)現(xiàn)自己的靈感已經(jīng)被激發(fā)出來，對于知識、能力及未來發(fā)展的直接體驗和構(gòu)想也得以發(fā)掘。2.1MT-U智能機器人簡介MT-U智能機器人（MT-UR2.2MT-U智能機器人的外部結(jié)構(gòu)主控制器傳感器擴展板底盤液晶顯示屏擴展支架2.2MT-U智能機器人的外部結(jié)構(gòu)主控制器傳感器擴展板底盤2.3MT-U智能機器人的控制按鍵部分a)相關(guān)控制接口和控制開關(guān)b)控制按鍵部分2.3MT-U智能機器人的控制按鍵部分a)相關(guān)控制接口和控圖2-2a)圖中相關(guān)控制接口和控制開關(guān)從左到右依次為：1．電源開關(guān)控制MT-U智能機器人電源開關(guān)的按鈕，按此按鈕可以打開或關(guān)閉MT-U智能機器人電源。2．充電插座將充電器的相應(yīng)端插入此插座，再將另一端插到電源上即可對MT-U智能機器人充電。具體使用方法見“2.4MT-U智能機器人的充電”。3．下載口“充電口”旁邊的“下載口”用于下載程序到機器人主板上，使用時只需將串口連接線的相應(yīng)端插入下載口，另一端與計算機連接好，這樣MT-U智能機器人與計算機就連接起來了。具體使用方法見“2.6對MT-U智能機器人進行編程及下載”。圖2-2a)圖中相關(guān)控制接口和控制開關(guān)從左到右依次為：4．備用電源此電源接口可以接外部電源，主要作用是為電動機提供電源。在系統(tǒng)運行過程中，電動機做功功率消耗掉大部分的電池能量，為了提高系統(tǒng)的連續(xù)運行時間，可以為電動機提供外部動力，當備用電源接口上接有外部電源時，將切換開關(guān)撥至左邊，電動機就可以從外部電源那里取電。5．切換開關(guān)電動機使用內(nèi)部電源或者外部電源的選擇開關(guān)。圖2-2b)圖中相關(guān)控制接口和控制開關(guān)從左到右依次為：1．UP、DOWN、OK按鈕UP和DOWN用來選擇MT-U智能機器人開機后將要執(zhí)行的動作，可以在液晶顯示屏上觀察，OK相當于PC機的ENTER鍵，用來進入某一功能。4．備用電源2．復(fù)位按鈕用來復(fù)位MT-U智能機器人系統(tǒng)，讓MT-U智能機器人重新運行或者下載新的程序。3．下載按鈕當使用UP、OK、DOWN按鈕選擇了下載功能后，若MT-U智能機器人與PC機連接狀態(tài)良好并且編譯沒有錯誤時，可以通過“下載”按鈕使MT-U智能機器人進入下載等待狀態(tài)。4．運行按鈕當程序下載完成，并且用UP、OK、DOWN按鈕選擇了運行后，可以通過“運行”按鈕開始MT-U智能機器人的運行。2．復(fù)位按鈕5．指示燈綠色燈為電源指示燈，按下MT-U智能機器人的開關(guān)后，這個燈會亮。紅色燈為電源欠電壓指示燈，當MT-U智能機器人電源電壓過低時，欠電壓報警的紅燈亮，這時就該給MT-U智能機器人充電了。6．通信指示燈“通信”指示燈位于MT-U智能機器人主板的前方，與電源綠色指示燈為同一個燈，在給MT-U智能機器人下載程序時，這個綠燈會閃爍，這樣就表明下載正常，程序正在進入機器人的“大腦”即CPU。7．充電指示燈充電指示燈不在控制盒上，在充電器上。當你給MT-U智能機器人充電時，充電器上的指示燈發(fā)紅光，充電完成后充電器上指示燈發(fā)綠光。5．指示燈2.4MT-U智能機器人的充電MT-U智能機器人可以在線充電,也就是不用取出電池，直接為MT-U智能機器人充電。充電器充電示意圖如圖2-3所示。充電指示燈充電指示燈2.4MT-U智能機器人的充電MT-U智能機器人可以在線充2.4.1開機充電MT-U智能機器人可以一邊充電一邊活動，這樣很方便，不會影響你對MT-U智能機器人進行編程和調(diào)試。您要采用這種方式給MT-U智能機器人充電時，只需按照以下步驟操作：1）將充電器取出。2）把充電器充電電源線插入控制按鍵中的充電插口。3）另一端充電器電源插頭插入標準電源插座上（220V，50Hz）。2.4.1開機充電2.4.2關(guān)機充電MT-U智能機器人也可以關(guān)機充電。只需將MT-U智能機器人的電源關(guān)閉，按擊控制按鍵中的“開關(guān)”鍵，“電源”指示燈滅就表示電源已經(jīng)關(guān)閉。這時再用“2.4.1開機充電”介紹的三個步驟給MT-U智能機器人充電，充電1.5h即可充滿。2.4.2關(guān)機充電2.4.3更換電池充電電池充滿電壓8.4V，額定工作電壓7.2V，最低工作電壓5V。電池可重復(fù)充電。因為MT-U智能機器人里用的是鋰電池，沒有記憶和充爆問題，所以你可以隨時充電隨時使用。當電池達到使用壽命后，需要更換電池，只需按下面步驟進行：1）關(guān)閉MT-U智能機器人的電源；拔下連接到電源控制板上接線頭。2）擰下MT-U智能機器人底部固定控制器的螺釘，從電池盒中將電池取出，更換電池。3）重新裝上新電池。安裝好控制盒器，將電池引出的接口接到電源控制板上。2.4.4擴展電源充電在主控盒的前側(cè)有專門的備用電源接口，用戶可以直接為MT-U智能機器人充電。2.4.3更換電池充電2.5MT-U智能機器人的連接和檢測2.5.1MT-U智能機器人的連接很多情況下MT-U智能機器人是要和計算機連接以后使用的。連接MT-U智能機器人是一項基本操作，下面是連接的標準步驟：1）取出串口連接線。一頭接MT-U智能機器人的“下載口”插口，另一頭接PC機箱后的9針串口。如果你的電腦后面沒有空余9針串口，請咨詢電腦維護人員（可以把暫時不用的設(shè)備移開，騰出一個串口）或者通過USB轉(zhuǎn)串口的方式實現(xiàn)。2）打開MT-U智能機器人，按擊控制按鍵中的“開關(guān)”鍵，見到“電源”指示燈發(fā)光即可。3）開機后液晶顯示屏LCD顯示正常。有兩個功能選擇：“運行”和“下載”，用戶可以通過左側(cè)的上下按鈕進行選擇，運行OK后進入運行或者下載狀態(tài)。如果液晶屏是空白的，檢查電池是否有電，接觸是否良好，請充電或更換電池。如果沒有出現(xiàn)用戶界面提示，說明操作系統(tǒng)沒有正常運行，按復(fù)位鍵重啟系統(tǒng)（注意此時應(yīng)拔掉通信線）。如果系統(tǒng)還不能正常運行，參見附錄4“常見故障及維修方法”所介紹的方法及步驟解決故障。2.5MT-U智能機器人的連接和檢測2.5.1MT-U智2.5.2MT-U智能機器人的檢測在MT-U智能機器人的出廠光盤中，有MT-U智能機器人的檢測源程序（MTUCheck.C），用戶拿到的MT-U智能機器人中已經(jīng)下載了這個檢測程序，用戶可以直接開機進行檢測。MTUCheck.C原程序代碼如下：#include<stdio.h>#include"ingenious.h"intAD_1=0;intAD_2=0;intAD_3=0;intAD_4=0;intDI_1=0;2.5.2MT-U智能機器人的檢測intDI_2=0;intDI_3=0;intDI_4=0;intDI_5=0;intobstacle1=0;intobstacle2=0;intobstacle3=0;voidmain(){while(1){AD_1=AD(1);/*左邊光敏*/AD_2=AD(2);/*左邊火焰*/AD_3=AD(3);/*右邊火焰*/intDI_2=0;AD_4=AD(4);/*右邊光敏*/DI_1=DI(1);/*碰撞開關(guān)*/DI_2=DI(2);DI_3=DI(3);DI_4=DI(4);DI_5=DI(5);obstacle1=IR_CONTROL(6,1);/*紅外發(fā)射接收*/obstacle2=IR_CONTROL(6,2);obstacle3=IR_CONTROL(6,3);Mprintf(1,"obs1=%d",obstacle1);Mprintf(1,"obs2=%d",obstacle2);Mprintf(3,"obs3=%d",obstacle3);AD_4=AD(4);/*右邊光敏*/Mprintf(7,"AD2=%d",AD_2);Mprintf(7,"AD3=%d",AD_3);Clr_Screen();if(AD_2<400&&AD_3<400)/*有火焰時值比較大*/{if(obstacle1&&obstacle2&&obstacle3)/*obstacle1為1表示沒有障礙物*/{move(250,250,0);DI_1=DI(1);DI_2=DI(2);DI_3=DI(3);Mprintf(7,"AD2=%d",AD_2);if(DI_1||DI_2||DI_3)/*是否有碰撞*/{if(DI_1){move(-200,-200,0);sleep(500);move(-200,200,0);}else{move(-200,-200,0);sleep(500);move(200,-200,0);}}if(DI_1||DI_2||DI_3)if(DI_4||DI_5){move(250,250,0);}}else{if(!obstacle1)/*避障*/{move(-200,200,0);Music(100,329.6);}else{move(200,-200,0);Music(100,329.6);}}if(DI_4||DI_5)if(AD_1>700){move(-200,-200,0);sleep(1000);move(-200,200,0);sleep(1000);}if(AD_4>700){move(-200,-200,0);sleep(1000);move(200,-200,0);sleep(1000);}}if(AD_1>700)else{AD_2=AD(2);AD_3=AD(3);Mprintf(7,"AD2=%d",AD_2);Mprintf(7,"AD3=%d",AD_3);if(AD_2>600)/*調(diào)整機器人使其朝著火焰的方向前進*/{move(250,250,0);}else{if(AD_2<=AD_3){move(-200,200,0);sleep(300);move(250,250,0);}elseelse{move(200,-200,0);sleep(300);move(250,250,0);}}}}}在進行MT-U智能機器人自檢時，我們可能會遇到應(yīng)用一些傳感器部分的操作，可以參考第3章、第4章介紹的內(nèi)容進行操作。else進行的檢測內(nèi)容如下：1）LCD顯示是否正常。LCD字跡符號顯示清晰，128×64個字符不應(yīng)有缺行、缺列現(xiàn)象。2）揚聲器是否正常。揚聲器所播放的樂曲應(yīng)清晰洪亮，無明顯噪聲。3）光敏傳感器是否正常。用手擋住左邊光敏傳感器，在LCD上顯示的左邊光敏傳感器的值會增大，越暗值越大。機器人隨光強的不同，LCD所顯示左右光敏傳感器的感應(yīng)數(shù)值應(yīng)隨光強變化而變化，其范圍為0～255，光強越弱，數(shù)值越大；光強越強，數(shù)值越小。左右兩光敏傳感器在相同光強條件下，數(shù)值偏差<10。4）紅外線傳感器是否正常。

在前方10～80cm范圍內(nèi)，有A4紙大小的障礙物時，機器人會朝著相反的方向前進。進行的檢測內(nèi)容如下：5）碰撞傳感器是否正常。在MT-U智能機器人的前部有三個碰撞開關(guān)傳感器，而后面有兩個碰撞開關(guān)傳感器，當相應(yīng)方向的碰撞傳感器有碰撞時，MT-U智能機器人向著相反的方向前進。通過以上檢測，你可以了解MT-U智能機器人各部分的狀態(tài)。實際上以上檢測內(nèi)容是一個MT-U智能機器人避障、尋找火源、并能顯示當前狀態(tài)的程序，用戶可以直接將運行的MT-U智能機器人放在有火源和障礙物的場地上，察看MT-U智能機器人能否自動的避障和尋找火源。如果你拿到的MT-U智能機器人已經(jīng)被使用過，可能內(nèi)存里已經(jīng)沒有了自檢程序。請參見下一節(jié)“2.6對MT-U智能機器人進行編程及下載”中介紹的方法下載自檢程序。5）碰撞傳感器是否正常。2.6對MT-U智能機器人進行

編程及下載圖形化交互式C語言（簡稱流程圖）是MT-U智能機器人專用的開發(fā)系統(tǒng)。軟件名叫“MT-U”，流程圖編輯環(huán)境可在Windows95/98和WindowsNT4.0以上版本的操作系統(tǒng)上運行。流程圖是由圖形化編程界面和C語言代碼編程界面組成的，具體應(yīng)用參考第5章。在開始編寫程序之前首先要對MT-U軟件進行設(shè)置，本軟件無需安裝，將MT-U智能機器人隨機光盤中的mtu文件夾拷貝到C盤目錄下，打開mtu文件夾，找到配置文件mtu.ini打開，如圖2-4所示。軟件工作路徑2.6對MT-U智能機器人進行

編程及下載圖形化交互式C語圖中方框標示出為軟件工作路徑，把它修改成當前文件存放的位置，如現(xiàn)在文件放在C盤目錄下，那么文件路徑修改為：WORK_PATH=c:\mtu\projects。在同一文件下有設(shè)置串口的操作：PORT=1，確認此串口與PC機的串口號一致，查詢及更改PC機的串口號方法：在電腦桌面上用鼠標右擊【我的電腦】圖標，選擇【屬性】，單擊【硬件】選項卡，單擊【資源管理器】，找到【端口（COM和LTP）】，雙擊【通信端口】即可進行更改設(shè)置。雙擊MT-U文件夾中的流程圖圖標，進入流程圖程序編程界面，如圖2-5所示，可以看到流程圖的圖形化編程界面是由這樣幾個部分組成：菜單欄、工具欄、模塊庫（包括執(zhí)行器、傳感器、控制和程序模塊庫）、垃圾箱、流程圖生成區(qū)及C語言代碼顯示區(qū)。通過單擊圖形化編程界面工具欄中“切換”按鈕就可以切換到C語言代碼編程界面，如圖2-6所示。圖中方框標示出為軟件工作路徑，把它修改成當前文件存放的位置，模塊庫菜單欄工具欄C語言代碼顯示區(qū)流程圖生成區(qū)模塊庫菜單欄工具欄C語言代碼顯示區(qū)流程圖生成區(qū)菜單欄工具欄C語言信息窗口編輯窗口圖2-6C語言代碼編程界面菜單欄工具欄C語言信息窗口編輯窗口圖2-6C語言代碼編程界可以看到流程圖的C語言代碼編程界面是由這樣幾個部分組成：菜單欄、工具欄、編輯窗口、C語言信息窗口。通過單擊C語言代碼編程界面工具欄中的“切換”按鈕就可以切換到圖形化編程界面。首先我們先看看圖形化編程界面如何操作，操作界面如圖2-7所示。新建程序：采用模塊搭建流程圖的形式進行編程。要編寫流程圖程序，可以在雙擊流程圖圖標之后出現(xiàn)的初始界面中選擇新建“流程圖”，這樣就進入了一個圖形化編輯界面。如果編輯過之后，還想再新建一個程序，那么可以選擇菜單欄中“文件”→“新建”，也可以利用工具欄里的“新建”快捷按鈕，直接新建一個新程序，如圖2-7所示?？梢钥吹搅鞒虉D的C語言代碼編程界面是由這樣幾個部分組成：菜單工具欄圖2-7新建程序菜單、圖標工具欄圖2-7新建程序菜單、圖標打開程序：可以選菜單上“文件”→“打開”（或單擊工具欄中的“打開”按鈕），來查看或編輯以前保存的程序。下載程序：寫好的應(yīng)用程序必須下載到MT-U智能機器人上運行?？梢赃x擇菜單欄中“工具”→“下載當前程序”來下載當前窗口里的應(yīng)用程序（或單擊工具欄中的“下載”按鈕),如圖2-8所示。打開程序：可以選菜單上“文件”→“打開”（或單擊工具欄中的“下面再看看C語言代碼編程界面如何操作，操作界面如圖2-7所示。新建程序：在流程圖的C語言代碼編程界面中我們采用C語言進行編程。同樣的方法，可以在單擊流程圖圖標之后出現(xiàn)的初始界面中選擇新建“C