第二届惠州市青少年机器人竞赛辅导老师培训班教案Word格式.docx
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6、会识别颜色的机器人
7、走轨迹的机器人
三、基本技能比赛机器人
1、机器人搭建
2、机器人程序
3、调试步骤
基础培训—
第一节认识机器人
学习目标:
●学习机器人的概念。
●了解机器人的3个基本机能。
●掌握机器人构成的基本条件。
●掌握机器人的制作过程。
一、什么是机器人?
机器人是一种自动化的机器,而且具备一些与人或动物相似的智能能力,如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力,是一种具有高度灵活性的智能化机器。
学习
人类的运作
机器人的运作
下载
二、机器人的三个基本机能
1、对外界产生作用。
相当于人的手和脚,称为执行部件。
2、从外界获取信息。
相当于人的眼、耳、舌头和皮肤,称为感知部件。
3、规划作业:
相当于人的大脑和思维,称为控制部件和程序。
三、机器人构成的基本条件
1、机械部件。
指特定的机械结构件。
可以是拼装器材,也可以是身边随手可得的各种材料。
2、感知部件。
通常又称之为传感器。
机器人的各种感觉传感器,检测外界信息返回RCU。
包括:
可以分辨不同颜色的模拟黑标检测模块,可以检测光线的环境光检测模块等。
3、执行部件。
通常又称之为动作部件。
动作模块使机器人能够模仿人类或动物的某些动作,根据需要对外输出动作。
可以让机器人唱歌的发音模块可以装饰和指示的发光模块,速度可以调节的马达模块等
4、机器人控制部件。
通常又称之为RCU(RobotControlUnit)。
机器人控制模块(RCU)可比作机器人的“大脑”,机器人要实现各种功能都是靠它来指挥。
“大脑”的初期是完全空白的,像初生的婴儿一样,需要我们用学到的编程知识教它。
这样机器人才能对外界的复杂环境进行观察和思考,然后做出相应的反应,完成各种动作!
5、程序。
按照我们的意图写出特定的程序,下载到RCU,是机器人具有思维。
四、机器人的制作过程
不成功
第二节认识机器人的硬件
●了解RCU的功能及使用。
●了解感知部件的功能及使用。
●了解执行部件的功能及使用。
●了解模块的类型。
●掌握RCU与模块的连接。
一、机器人控制部件—RCU模块
大容量控制器X-RCU的主要功能如下:
1、最新32K大容量设计,比超级控制器SRCU提高一倍,即使同时保存数十种足球竞赛策略程序都不在话下;
2、自由端口连接,可以同时控制多达24个设备,功能强大;
3、每秒执行高达16百万条指令,比超级控制器SRCU提高一倍速度,为高质量读数,高精度控制提供基础;
4、内置中鸣控制内核,可兼容图形化、高级语言、汇编语言编程,控制精确,简单易用;
5、备有8个模拟读数端口,更加细致地采集各种信息;
还有2路马达专用端口、12路数字端口,输入输出功能随意设定;
6、普通传感器接口独立稳定(3安培)供电,保证马达高速运转的同时也可以良好检测;
7、马达端口无限压供电,满足不同使用需求;
8、内置电源指示灯、通讯状态指示灯,SRCU现时状态一目了然;
9、内置低电压监控模块,提醒用户在恰当的时候更换电池,保证程序的正常工作;
10、内置点阵字符型LCD液晶显示模块,数字、英文显示随心所欲;
11、内置发音模块,仅用控制器本身就可以实现多种教学功能;
12、内置数据采集器程序,不必下载任何程序即可测量、记录传感器的读数,方便用户现场调试或对环境进行测量;
13、标准中鸣通讯接口,方便互换;
14、防撞电池盒设计,有效防止激烈碰撞导致的控制器突然断电、重新启动;
15、端口标示清晰,既防止错误接插,也方便编写程序、分享程序和互相参考学习;
16、标准自由端口设计,兼容中鸣所有传感器、等电子部件,方便用户升级换代;
17、轻触电源开关,既容易控制,也保证不会错误触发;
18、电源7V~12V宽范围适应,方便用户选择;
19、外接电源接口,方便测试不同电源在控制中的表现;
20、外壳结构多插孔设计,方便底下固定,上面层叠安装传感器;
21、上下底盖设计,轻松分离和接合,既不影响结构稳定性,也可以迅速更换电池;
22、接口电子线路开放,可任意接插各种各样的传感器和电子配件,方便同学们深入学习,动手制作自己的“专用零件”;
端口的标识与功能:
第一类数字端口,以“Dx”表示。
它提供稳定的5V电源,可以接插任何检测模块(只返回0、1值的)和输出模块等等,不建议接插大功率模块;
第二类模拟端口,以“Ax”表示。
它提供稳定的5V电源,可以接插任何传感器(返回0~255的测量值)模块和输出模块等等。
它最主要的用途是接插模拟传感器;
第三类马达端口,以“Mx”表示。
它提供直接外部输入的电源(或者是电池)。
由于RCU可以承受较高电压,所以此端口可以接插大功率的设备,例如大功率马达等等;
接口上方,可以清晰地看到有G,V,X,Y四个字母。
其中G指的是地线(黑线);
V指的是电源(红线);
X,Y是信号线(黄、棕线)。
字母正下方的插针,应当连接相应颜色的接线。
最简单一个分辨方法就是:
接插时,黑色线放两边。
端口与传感器的使用方法:
机器人控制器RCU是积木式机器人的中央处理器,由主控芯片、自由端口、复位按钮、程序下载口和电源座、液晶显示屏等组成。
自由端口用来连接各类传感器模块和其它功能模块,并可根据需要由用户自由定义为输入或输出端口;
自由端口允许连接多达24个以下的各类传感器,其中有8个模拟量输入端口。
自由端口的定义十分灵活,除了包括电源针正极(V)和负极(G)外,可以使用一个或多个控制针,具体的定义要根据所使用到的传感器类型来决定。
传感器模块上的电线通常包括控制线和电源线,分别使用不同颜色的电线,通过连接头接插到RCU的自由端口上。
其中有电源线正极(V),一般使用红色的电线;
负极(G),一般使用黑色的电线;
控制线一般使用黄色的电线。
有些传感器模块可能使用多于一条的控制电线。
最终接插到RCU时候,要使电源线G和V分别接到自由端口的G和V针,控制线接到自由端口的控制针。
模拟端口和数字端口的区分:
D1X、D1Y-D6X、D6Y都是数字端口;
A1X、A1Y-A4X、A4Y为模拟端口,但当不使用时可定义作数字端口。
模拟传感器和数字传感器的区分:
在RoboExp中,函数返回值范围是0-1的模块,一般都是数字传感器,如“触碰检测”和“红外检测”;
函数返回值范围是0-255的模块,一般都是模拟传感器,如“灰度测量”和“温度测量”。
电源与通信控制:
“ON/OFF”上面的圆形按钮是电源开关。
除了用于启动机器人也用于程序下载,在用户下载应用程序过程中,当软件提示“等待硬件连接…”时,按一下此按钮重新启动电源即可进行程序下载。
电源开关左面的“PWR”指示灯是电源指示灯。
正常状态下,该灯为绿色,表示电源正常。
如果偶尔闪动红色,表示电压偶尔跌落到正常状态以下,请注意编程时不应当马达高速地正反转动。
如果一直为红色,或者红色闪动频繁,表示电源电压不足,请准备电池准备更换,或者是使用功率足够的外接电源。
电源开关右面的“COM”指示灯是通讯指示灯。
当RCU有数据发出或者是正在下载通讯时,此灯会闪动,表示通讯正常。
圆形的插座孔是电源插座。
可以接插DC5.0的电源插头,电源极性内正外负,7V~18V范围均可以使用。
(注意:
极性切勿相反!
电压切勿超过限制!
电源功率应当足够。
)在机器人程序调试过程中,为了节约电池电量,机器人可以接外部电源。
中间方形的是程序下载口,也称作通信端口。
RCU可以通过该端口下载保存程序,也可以和外部通信,更可以使用内置的SensorMonitor通讯内核,和《SensorMonitor》软件通讯,对传感器数据进行收集、分析和显示等等。
控制器在重新启动后,等待上位机发送过来的数据,然后根据当前的通讯指令来进行实时在线控制。
在离线控制方式中的控制器套装还可以在上述的方式完成后,把控制数据下载到控制器内,然后脱机运行。
二、马达模块
BE-3548是1:
48-L型高速马达与1:
120-L型大力马达的功能基本一样,都是一个驱动部件,能够实现转动功能,既可以向前转,也可以向后转,从静止到最高速的运动过程中有0—100节速度可调节。
而两者的不同之处在于1:
48-L型高速马达是高转速,低力矩,可适用于需转速较高的竞赛项目,如走轨迹、划雪、探月等竞赛项目。
硬件安装:
将马达模块接到RCU的M1-2端口。
注意事项:
马达模块是带四芯控制线的模块,模块控制线与RCU的四位自由端口连接。
模块接插过程中注意控制线中的黑线为地线,应对准RCU上标有G处的自由端口的控制针。
三、灰度测量模块
灰度测量模块,是一种能够区分出不同颜色或灰度值的电子部件。
硬件安装:
将灰度测量模块接到RCU的A1-4端口。
接口线,由三条线组成,黑色线—地线;
红色线—电源线(+5V);
黄色线—信号线。
应用范围:
灰度测量模块主要用于区分不同的颜色或灰度值。
例如沿着黑色轨迹线行走,不偏离黑色轨迹线;
沿着桌面边沿行走,不掉到地上,等等。
足球比赛时,识别场地中灰度不同的地面,以便于进行定位。
四、触碰模块
触碰模块,是一个利用轻触开关实现检测触碰功能的电子部件。
将触碰模块接到RCU的D1-6端口。
触碰模块主要用于检测外界触碰情况,例如:
行进时,用于检测障碍物;
走迷宫时,用于检测墙壁,等等。
五、音量测量模块
音量测量模块,是能够测量音量强弱的电子部件。
应用范围:
音量测量模块主要用于测量外界音量的强弱。
例如:
根据音量的强弱,机器人自动启动或停止;
通过识别有一定梯度的音量,机器人调节自己的转动方向,等等。
将音量测量模块接到RCU的A1-4端口。
六、发光模块
发光模块是一个可以发光的模块,通过信号线可以控制发光模块的亮与灭,可适用于指示功能用途、跑马灯或广告灯等;
也可与其他部件连用,方便用户DIY拓展应用。
硬件安装:
七、伺服马达模块
组成原理;
伺服马达内部包括了一个小型直流马达、一组变速齿轮组、一个反馈可调电位器、一个电子控制板。
原始动力由高速转动的直流马达提供,带动变速(减速)齿轮组,使之产生高扭力输出,齿轮组的变速比愈大,伺服马达的输出扭力也就愈大,也就是说越能承受更大的重量,但转动的速度也愈低。
功能特点:
伺服马达本质上是一个可定位的马达,主要用作运动方向的控制部件。
当伺服马达接受到一个位置指令时,它就会运动到指定的位置,成为一个可控的运动关节,具有大扭力、控制简单、装配灵活,可适用于创意、个人机器人模型、航模等竞赛项目或用于需定位的项目。
将伺服马达模块接到RCU的D1-6端口。
第三节机器人程序的编写
●了解机器人快车的功能及使用。
●学习编程的基本流程、方法。
一、创造思想的工具-RoboEXP
RoboEXP又叫机器人快车,用于赋予机器人思想
- 配套讲稿:
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- 关 键 词:
- 第二 惠州市 青少年 机器人 竞赛 辅导 老师 培训班 教案