相撲機器人實驗指導(dǎo)書

一．試驗?zāi)康牧私庀鄵錂C器人的根本構(gòu)成及原理生疏和把握機器人軟件之一PBASIC語言下的BASICSTAMP編譯軟件二．試驗要求和把握BASICSTAMP編譯軟件的原理和方法三．試驗設(shè)備相撲機器人教學(xué)套件箱〔內(nèi)含小尖嘴鉗、小號螺絲刀〕四．試驗內(nèi)容組裝相撲機器人安裝電池盒所需配件：電池盒24/403/8”平頭螺釘24/40螺母SumoBot底盤安裝伺服電機所需配件：Parallax連續(xù)旋轉(zhuǎn)伺服電機84/403/8”盤頭螺釘84/40螺母SumoBot底盤SumoBotPCB后面支柱所需配件：25/8”支柱24/403/8”盤頭螺釘SumoBot底盤SumoBotPCB前面支柱所需配件:25/8”支柱24/401”盤頭螺釘SumoBot底盤裝配PCB面板所需配件：SumoBotPCB24/403/8”盤頭螺釘21-1/4”支柱2個墊片SumoBot底盤安裝車輪所需配件：安裝好的車輪黑色小螺釘〔隨伺服電機〕SumoBot底盤安裝鏟子所需配件：SumoBot鏟子24/401/4”盤頭螺釘24/40螺母SumoBot底盤安裝QTI傳感器電線所需配件：210”3-pin延長線SumoBot底盤安裝QTI傳感器所需配件：2個QTI傳感器24/401/4”盤頭螺釘SumoBot底盤連線X7=左邊伺服電機X6=右邊伺服電機X5=左邊QTI傳感器X4=右邊QTI傳感器將電池盒線連接至X1，其中白線連接到+端。教學(xué)底板上有一個三位開關(guān)，見以下圖?！?”位：關(guān)斷教學(xué)底板電源“1”位：教學(xué)底板上電“2”位：教學(xué)底板和伺服電機一同上電2．學(xué)習(xí)使用BASICSTAMP軟件1〕通訊測試為了確認BASICStamp模塊與你的計算機通訊正常RuIdentif這時，會消滅一個以下圖所示的窗口，樣例顯示系統(tǒng)在COM2端口檢測到BASICStamp2。這就意味著你的計算機與BASICStamp模塊通訊是正常的。2〕編寫Hello程序”{$STAMPBS2}”{$PBASIC2.5}DEBUG“Hello,thisisamessagefromyoursumobot.“END第一條指令是“Stamp”指令，它告知BASICStamp編輯器你將下載程序到BASICStamp其次條指令是“PBASIC”指令，它告知BASICStamp2.5版本的PBASIC編程語言。這兩條消息語句叫做編譯器指令，以后全部的程序都要用到這兩句指令。END在程序運行完畢之后，這個命令把BASICStamp模塊置于低功耗模式，所以這個命令比較簡便。在低功耗模式下，BASICStamp模塊等待復(fù)位鍵按下〔或釋放〕或有的程序通過編輯器下載。假設(shè)板上的復(fù)位鍵被按下，BASICStamp模塊將再運行一次已加載的程序；假設(shè)程序被加載進來，舊程序會被擦除，并且開頭運行程序?！癉EBUG”就是讓BASICStamp“DEC”就是一“CR”是一個向調(diào)試終端發(fā)送回車命令的掌握符。CR更多的格式詞或掌握符的調(diào)試命令。五．思考題1．機器人的定義和根本組成是什么？什么是嵌入式系統(tǒng)？一．試驗?zāi)康牧私釶arallax微型伺服電機的根本構(gòu)成及原理學(xué)會搭建LED測試電路，把握揚聲器的使用完成伺服電機的調(diào)零，學(xué)會調(diào)整、測試電機二．試驗要求通過連接、調(diào)整和測試相撲機器人的伺服電機，以及LED測試電路的搭建使學(xué)生能夠根本把握對伺服電機的掌握。三．試驗內(nèi)容伺服電機簡介本次試驗所用的機器人承受的是Parallax公司的連續(xù)旋轉(zhuǎn)伺服電機伺服電機主要有三根線，分別為：黑、紅、白，其中紅色的為電源線〔最大為6V直流電壓；黑色為地線；白色的為掌握信號線〔一般輸入周期為23ms左右的脈沖序列對這信號線輸入脈沖序列來掌握電機的運動，可以掌握電機的運動速度，運動方向。全部電機使用前必需進展零位校正。掌握伺服電機速度和方向涉及如何讓BASICStamp50PAUSE：讓BASICStamp時間。PAUSEDurationDuration是PAUSE命令的參數(shù)，它的值告知BASICStamp久。Duration1秒，可以給Duration1000復(fù)執(zhí)行指令。DO……LOOPDOLOOP，例如，假設(shè)你想每隔一秒打印一條信息，按如下方式將DEBUGPAUSEDOLOOP”之間即可：DODEBUG“Hello!“,CRPAUSE1000LOOPLED測試電路的搭建搭建電路如以下圖所示。確認發(fā)光二極管的短針腳〔陰極〕插入標有Vss的黑色插孔中。確認發(fā)光二極管的長針腳〔陽極〕插入白色面包板上圖示的位置。編程掌握LEDHIGHLOW：使BASICStampLEDVdd和VssPULSOUT：伺服電機依據(jù)信號的高電平持續(xù)時間的長短作為向什么方向轉(zhuǎn)動的指示。對于準確的伺服電機掌握而言，信號的高電平持續(xù)的時間要求比HIGH命令和PAUSE命令的時間值要準確的多。你只能每次以1ms為單位轉(zhuǎn)變PAUSE命令參數(shù)Duration的取值。有一條不同的命令PULSOUTDuration的計量單位是百2〔2。PULSOUTPin,Duration要求學(xué)生編程掌握P1351P124伺服電機調(diào)零沒有預(yù)先調(diào)整，它們在接收到該信號時將轉(zhuǎn)動?？梢杂寐萁z刀調(diào)整伺服電機讓其保持靜止。這就是伺服電機調(diào)零。調(diào)整之后，須測試伺服電機，驗證其功能是否正常信號讓伺服電機順時針和逆時針以不同的速度旋轉(zhuǎn)。發(fā)送零點標定信號以下圖顯示的信號是發(fā)送到與P12連接的伺服電機的校準信號，稱為零點標定信號。伺20ms的1.5msPULSOUT命令參數(shù)PinI/O管腳是P12，那么Pin12。下面計算脈寬為1.5ms時PULSOUT命令的參數(shù)Duration1.5ms即0.0015秒PULSOUT命令的參數(shù)Duration2μs，這樣就可以計算出脈沖將持續(xù)多長時間。公式：如何保存值并計數(shù)本任務(wù)介紹在PBASIC就不但能掌握也能記錄某件大事發(fā)生的次數(shù)。PBASIC語言在使用變量之前，要先給出它的名字variableNam〕和大小Siz叫聲明一個變量：variableNameVARSize在聲明變量之后，你也可以對它初始化，即給它一個初始值〔或起始值。value=500在“value=500”中，符號“=”是個運算符。其中Word:0~65535Byte:0~255Nib:0~15Bit:0~1計數(shù)并掌握循環(huán)次數(shù)最便利的掌握一段代碼執(zhí)行次數(shù)的方法是利用FOR?NEXT循環(huán)，語法如下：FORCounterStartValueTOEndValue{STEPStepValue}?NEXT三個點”?”表示你可以在FOR和NEXT量參數(shù)CounterStartValue和EndValue看到的位于{}之間的東西，表示可選參數(shù)。換句話說，沒有它FOR?NEXT仍將工作，但是你可以將之用于一些特別目的。測試電機正常的。調(diào)整速度和方向兩個電機的PULSOUT命令的參數(shù)DurationP13850P126501.7msP131.3msP1220ms–中斷持續(xù)時間1.6ms–代碼執(zhí)行時間24.6ms測試揚聲器FREQOUTFREQOUTPin,Duration,Freq1{,Freq2}下面的FREQOUTFREQOUT3,2023,3000Pin3，意味著高/I/OP3，Duration/低信號202320232秒。參數(shù)Freq13000四．思考題簡述伺服電機的工作原理給與P13連接的電機發(fā)出850P12連接的電機發(fā)出6501分鐘，須給兩電機多少個脈沖？一．試驗?zāi)康耐ㄟ^編程使機器人能做出一些根本的動作，并能調(diào)整使動作更加準確。通過本次試驗讓學(xué)生把握調(diào)整和校正機器人巡航路徑的方法，為后面的試驗做好預(yù)備。把握子程序調(diào)用方法。二．試驗要求要求學(xué)生能編程實現(xiàn)機器人的各種巡航路徑的掌握編程。三．試驗內(nèi)容根本的機器人動作可以看出，當機器人向前走時，它的右輪順時針旋轉(zhuǎn)，而左輪會逆時針旋轉(zhuǎn)。請同學(xué)編程使機器人向前走。思考：向后走呢？原地左轉(zhuǎn)？原地右轉(zhuǎn)？繞左輪左轉(zhuǎn)？〔90度的效果經(jīng)測試需要FORcounter=0TO20左右〕繞右輪右轉(zhuǎn)？繞左輪右轉(zhuǎn)？繞右輪左轉(zhuǎn)？計算運動某一距離所需時間：1s看所走距離是多少，即可得到速度勻變速運動：勻變速運動的關(guān)鍵是給PULSOUTDuration一個FOR?NEXTFOR?NEXT循環(huán)每重復(fù)執(zhí)行一次，pulseCount1。第一次循環(huán)后，pulseCount1，就像是在執(zhí)行命PULSOUT13,751和PULSOUT12,749。其次次循環(huán)后，pulseCount2，就像在執(zhí)行命令PULSOUT13,752PULSOUT12，748pulseCount的速度也在漸漸增加。勻加速：FORpulseCount=1TO100PULSOUT13,750+pulseCountPULSOUT12,750-pulseCountPAUSE20NEXT勻減速呢？用子程序簡化運動程序就是需要按預(yù)先編好運動程序執(zhí)行動作。執(zhí)行這些動作的一個很好的方法是用子程序。子程序一個PBASIC子程序有兩個局部。一局部是子程序調(diào)用，它告知程序跳到可重復(fù)執(zhí)行代RETURNRETURN你想讓子程序做的工作。四．思考題寫出相撲機器人繞右輪左轉(zhuǎn)的程序。23cm/s53BASICStamp機的脈沖數(shù)。寫出訪相撲機器人勻減速向右旋轉(zhuǎn)四分之一周的程序一．試驗?zāi)康牧私饫眉t外光探測障礙物的原理。能夠搭建并測試相關(guān)IR電路。編程實現(xiàn)機器人對障礙物的避開動作。二．試驗要求要求學(xué)生在把握紅外放射和探測器原理的前提下動作要求。三．試驗內(nèi)容用紅外光探測障礙物的根本原理：在相撲機器人上建立的紅外物體探測系統(tǒng)在很多方面就象汽車的前燈此掌握你的身體引導(dǎo)汽車。相撲機器人使用紅外線兩極管LEDs作為前燈，如上圖所示。他BASICStamp微掌握器據(jù)此做出推斷并基于這個傳感器的輸入掌握伺服電機。IR〔紅外線〕檢測器有內(nèi)置的光濾波器，除了需要我們用它的內(nèi)部的光敏二極管傳感器980nm紅外線，它幾乎不允許其它光通過。紅外檢測器也有一個電子濾波器，它只38.5kHz的信號通過。換句話說，檢測器只查找每秒閃耀38,500次的紅外光。這就防止了一般光源象太陽光和室內(nèi)光對IR的干預(yù)。太陽光是直流干預(yù)0H，室內(nèi)光依靠于所在區(qū)域的主電源，閃耀頻率接近100120Hz120Hz在電子濾波器的38.5kHz通帶頻率之外，它完全被IR探測器無視。搭建并測試IR放射和探測器FREQOUT命令測試紅外放射探測器FREQOUT132768Hz。數(shù)字音調(diào)合成包括20Hz到20kHzFREQOUT32769Hz32768HzFreq1FREQOUT4,1,38500P4138.5kHzP4的紅外LED電路將發(fā)送和聲。假設(shè)紅外光被小車路徑上的物體反射回來，紅外檢測器將BASICStamp38.5kHzP4IR放射器，然后用位變量irDetectLeft連接到P11IRFREQOUT4,1,38500irDetectLeft=IN11當沒有IRIN11=138500HzIN11=0。FREQOUTIR1FREQOUT命令后馬上將IR探測器的輸出存儲到變量中是很重要的。這些存儲的值會顯示在調(diào)試終端或被機器人用來導(dǎo)航。探測紅外線干擾假設(shè)你間或留意到即使檢測范圍內(nèi)沒有任何物體，你的相撲機器人指示探測到了物體，38.5kHz測程序認真檢查任何要演示相撲機器人的區(qū)域是格外必要的。程序原理：不用IRLED發(fā)送任何紅外光，只是監(jiān)控有沒有檢測到紅外光，假設(shè)檢測到紅外光，用揚聲器發(fā)出警報。探測和避開障礙物條件推斷命令語句IF…THEN：其句法是：IF(condition)THEN?{ELSEIF(condition)}?{ELSE}?ENDIF句中“?”的意思是，你可以在關(guān)鍵詞之間放置一個代碼段〔由一條或多條命令組成。假設(shè)左右IR都檢測到物體，則執(zhí)行以下操作：Back_up,Turn_Left,Turn_Left假設(shè)只左側(cè)IR檢測到物體，則執(zhí)行以下操作：Back_up,Turn_Right假設(shè)只右側(cè)IR檢測到物體，則執(zhí)行以下操作：Back_up,Turn_Left請同學(xué)完成探測和避開障礙物動作程序：〔后退pulsecount=0 TO 40旋轉(zhuǎn)pulsecount=0 TO 20〕四.思考題列舉出機器人常用的傳感器，并簡述它們各自的工作原理如何使機器人紅外設(shè)備能檢測到更遠的范圍？一．試驗?zāi)康牧私饫肣TI傳感器識別邊界的原理。能夠搭建并測試相關(guān)IR電路。編程實現(xiàn)機器人對邊界的識別及避開動作。二．試驗要求要求學(xué)生在把握QTI傳感器原理的前提下，能編程實現(xiàn)相撲機器人識別邊界以及做出反響動作的要求。三．試驗內(nèi)容QTI傳感器由紅外放射和接收器組成，用來檢測物體外表的反射率,原本是用在相撲機器人上檢測邊界。原理及其應(yīng)用：當QTI傳感器走過一個黑的外表，反射率較低，經(jīng)過一個亮的外表，反射率是較高。模塊里面有一個RC電路，反射率的變化使得電路中的電流變化，而導(dǎo)致RCRCtime來測量反射率，來實現(xiàn)對特定的外表〔〕進展跟蹤。QTIQTI傳感器通過給W管腳供給5V(Vdd)470歐的電阻并到達QRD1114的LED