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AS-UII是面向教育的新一代智能移动机器人。
AS-UII有一个功能强大的微处理系统和传感器系统,而且它还能扩展听觉、视觉、和触觉,成为真正意义上的智能机器人。
AS-UII是能力风暴大学版机器人,II–表示第二版本。
AS-UII是专门为大学进行课程教学、工程训练、科技创新以及研究服务的新型移动智能机器人。
1.2AS-UII的内部结构
AS-UII的内部结构参见图1-1。
AS-UII结构简图:
上盖
液晶显示屏
主板传感器
底盘
上面是我的“X”光片,您可以看更清楚,具体各部
分包含什么?
有什么功能?
咱们后面再说来……
图1-1AS-UII结构简图
1.3AS-UII的控制按键部分
看见AS-UII背后的控制按键部分了吗?
其结构如图1-2。
在这个部分有2个小灯,它们指示AS-UII所处的状态。
开关按钮
图1-2控制按键部分
控制AS-UII电源开关的按钮,按此按钮可以打开或关闭机器人电源。
“电源”指示灯
按下AS-UII的开关后,这个灯会发绿光,这时可以与机器人进行交流了!
“充电”指示灯
当你给机器人充电时,“充电”指示灯发红光。
“充电口”
将充电器的相应端插入此口,再将另一端插到电源上即可对机器人充电。
具体使用方法见“1.4AS-UII的充电”。
“下载口”
“充电口”旁边的“下载口”用于下载程序到机器人主板上,使用时只需将串口连接线的相应端插入下载口,另一端与计算机连接好,这样机器人与计算机就连接起来了。
具体使用方法见“1.6”。
“复位/ASOS”按钮
这是个复合按钮,用于下载操作系统和复位。
当串口通信线接插在下载口上时,按击此按钮,机器人系统默认为此操作为下载操作系统;
如果你想使用其复位功能则需要将通信
线拔下,按击此按钮,机器人系统认为此操作为系统复位。
“运行”键
打开电源后,按击“运行”键,机器人就可以运行内部已存储的程序,按照你的“指令”行动。
“通信”指示灯
“通信”指示灯位于机器人主板的前方,在给AS-UII下载程序时,这个黄灯会闪烁,
这样就表明下载正常,程序正在进入机器人的“大脑”即CPU。
1.4AS-UII的充电
AS-UII可以在线充电:
也就是不用取出电池,直接为机器人充电。
图1-3充电器充电示意图
1.4.1开机充电
AS-UII可以一边充电一边活动,这样很方便,不会影响你对机器人进行编程和调试。
您要采用这种方式给AS-UII充电时,只需:
1.将充电器取出;
2.把充电器充电线插入控制按键中的充电插口;
3.另一端充电器电源插头插入标准电源插座上(220V,50Hz)。
1.4.2关机充电
AS-UII也可以关机充电。
只需将机器人的电源关闭,按击控制按键中的“开关”键,“电源”指示灯灭就表示电源已经关闭。
这时再用以上三个步骤给机器人充电。
充电1.5小时即可充满。
1.4.3更换电池
电池充满电压8.4V,额定工作电压7.2V,最低工作电压5V。
电池可重复充电1000次以上。
因为AS-UII里用的是锂电池,没有记忆和充爆问题,所以你可以随时充电随时用。
当电池达到使用寿命后,需要更换电池,我们按下面步骤进行:
1.关闭AS-UII的电源;
2.将电池取出,更换电池;
3.重新装上新电池。
1.5AS-UII的连接和检测
1.5.1AS-UII的连接
除了运行AS-UII的情况外,很多情况下AS-UII是要和计算机连接以后使用的。
连接AS-UII是一项基本操作,下面是连接的标准步骤:
1.取出串口连接线。
一头接AS-UII的“下载口”插口,另一头接PC机箱后的9针串口。
如果你的电脑后面没有空余9针串口,请咨询电脑维护人员。
(可以把暂时不用的设备移开,腾出一个串口。
)
2.打开AS-UII,按击控制按键中的“开关”键,见到“电源”指示灯发光即可。
3.开机后液晶显示屏LCD显示正常。
如果机器内有其他程序,显示的文字可能会不一样,但在右下侧都会有微微跳动的小太
极图案,表示系统正常。
如果液晶屏是空白的,检查电池是否有电,接触是否良好,请充电或更换电池。
如果没有小太极图或者小太极图不跳动,说明操作系统没有正常运行,按复位键重启系统(注意此时拔掉通信线)。
如果系统还不能正常运行,参见附录“常见故障及维修方法”和“下载操作系统”。
1.5.2AS-UII的检测
双击VJC1.5开发版图标,会要求你新建(或打开)“流程图“或”JC程序“,选择进入”流程图“界面,这样就进入了图形化编程界面。
在此界面中你可以发现工具栏中有“自
检”按钮
,点击此按钮,等待出现“下载成功!
”,说明自检程序已经下载到机器人的操作系统中。
自检程序下载完毕后,我们可以开始检测AS-UII了。
拔下串口连接线,并将机器人带
到安全的地方(空旷,无障碍平地),进行自检。
在进行机器人自检时,我们可能会遇到一些传感器部分的应用,如有什么不清楚,可
以先看看第二章、第三章的内容。
按下控制按键中的“开关”按钮,会听到“嘟”一声,LCD上显示出“ASOS2002GrandarAbilityStorms”,同时右下角有太极状的图标在跳,表示AS-UII的系统运行正常。
按位于控制按键中的“运行”键,机器人就开始自检,LCD上会显示“(AS-UII)IntelligentRobotTest”,内容如下(一项内容自检完成后,再按运行键,将进行下一项检测内容):
1.
LCD显示是否正常?
字迹符号显示清晰,16×
2个字符不应有缺行、缺列现象。
1Yes
1No
2.
扬声器是否正常?
扬声器所播放的乐曲应清晰洪亮,无明显噪声。
3.
光敏传感器是否正常?
用手挡住左边光敏传感器,在LCD上显示的左边光敏传感器的值会增大,越暗、
值越大。
如:
[>
>
photo
R210
L172
表示机器人的左边的光线强。
机器人随光强的不同,LCD所显示左右光敏传感器的感应数值应随光强变化而变化,其范围为0~255,光强越弱,数值越大,光强越强,数值越小;
左右两光敏传感器在相同光强条件下,数值偏差<
10。
4.红外传感器是否正常?
1Yes1No在前方10cm~80cm范围内,有A4纸大小的障碍物时,在LCD上会有“<
<
”符号显示,并指明障碍物所在的方位(左前、右前或者正前)。
<
IRTest
表示机器人右前方有障碍。
5.话筒是否正常?
1Yes1No
对着AS-UII嘴部话筒槽孔说话,看LCD上的>
是否增加。
6.碰撞传感器是否正常?
按动位于机器人下部的碰撞环,在LCD上能显示表示对应方位的字符。
7.检测直流电机是否正常?
机器人可移动、转弯,同时在LCD上显示光电编码器累计计数值和瞬时电机转速。
Motor30L100
Test31R100可用此检测左右电机的转速差异。
电机相对转速
8.光电编码器是否正常?
机器人左、右轮子分别转动1圈,左右侧光电编码器也分别转动1圈,LCD上显示左、右光电编码器的计数值应约等于AS-UII的光电编码器分辨率33。
通过以上检测,你可以了解AS-UII各部分的状态。
如果你拿到的AS-UII已经被使用过,可能内存里已经没有了自检程序。
请参见下一节“与AS-UII进行交流”中介绍的方法下载自检程序。
1.6对AS-UII进行编程
图形化交互式C语言(简称VJC)是用于AS-UII的专用开发系统。
VJC1.5开发版运行在Windows95/98和WindowsNT4.0以上版本的操作系统上。
VJC1.5开发版是由图形化编程界面和JC代码编程界面组成的,具体应用参考第四章。
双击桌面上的VJC图标,进入流程图程序编程界面(如图1-4)可以看到VJC1.5开发
版的图形化编程界面是由这样几个部分组成:
菜单栏、工具栏、模块库(包括执行器、传感器、控制、程序模块库)、垃圾箱、流程图生成区、JC代码显示区。
通过点击图形化编程界面工具栏中的“编辑JC代码程序“快捷按钮就可以切换到JC代码编程界面(如图1-5)
主菜单
工具栏
程序区
图1-4图形化编程界面
图1-5JC代码编程界面
可以看到VJC1.5开发版的JC代码编程界面是由这样几个部分组成:
菜单栏、工具栏、编辑窗口、JC信息窗口。
通过点击JC代码编程界面工具栏中的“流程图窗口“快捷按钮就可以切换到图形化编程界面。
首先我们先看看图形化编程界面:
新建程序:
采用模块搭建流程图的形式进行编程。
要编写流程图程序,可以在点击桌面上VJC1.5开发版图标之后出现的初始界面中选择新建“流程图“,这样就进入了一个图
形化编辑界面。
如果编辑过之后,还想再新建一个程序,那么可以选择菜单栏中“文件”—“新建”,也可以利用工具栏里的“新建”快捷按钮,直接新建一个新程序,见图1-6:
图1-6新建程序菜单、图标
打开程序:
可以选菜单上“文件”—“打开”(或点击工具栏中的“打开“按钮),来查看或编辑以前保存的程序。
下载程序:
写好的应用程序必须下载到AS-UII上运行。
可以选择菜单栏中“工具”—“下载当前程序”来下载当前窗口里的应用程序(或点击工具栏中的“下载“按钮)。
如图
1-7:
图1-7下载当前程序菜单
VJC1.5开发版会弹出如图1-8所示窗口,这时界面中提出两个需要确定的条款,当你确定无误后,1、2两项前端会打勾,然后出现蓝色条码显示编译下载的进程。
若未按提示操作会出现图1-9所示窗口。
图1-8下载窗口
图1-9下载操作不对窗口
下载过程中,你可以看到控制面板上“通讯”指示灯(黄色)在闪动,表示数据在传送。
如果编译下载都正确,VJC1.5开发版会提示下载成功,如图1-10所示:
图1-10下载成功
下面再看看JC代码编程界面:
在VJC1.5开发版的JC代码编程界面中我们采用JC语言进行编程。
同样的方法,可以在点击桌面上VJC1.5开发版图标之后出现的初始界面中选择新建“JC
程序“,这样就进入了一个JC代码编辑界面。
如果你还想再新建一个新的程序,那么可以选择菜单栏中“文件”—“新建”,然后在新建的窗口里编写程序。
你也可以利用工具栏里的“新建”快捷按钮,直接新建一个新的JC程序,见图1-6:
可以选菜单上“文件”—“打开”,来查看或编辑以前保存的程序。
写好的应用程序必须下载到能力风暴智能机器人上运行。
可以选择工具栏里按钮下载当前窗口里的应用程序。
VJC会在JC信息窗口中显示应用程序的编译下载过
程。
下载过程中,你可以看到控制板前面的黄灯在闪动,表示数据在传送。
调试程序:
所编写的JC程序如果有语法错误,那么在编译下载时就会在JC信息窗口中显示程序的语法错误,提示错误可能在程序的第几行(用括号注明),并提示可能的错误
原因。
这样你可以使用工具栏中的
按钮,就会出现跳转对话框,将出错的行数写入此对话框,光标就会自动跳转到该错误行,那么你就可以找出错误,并修改它,再次编译下载,
直到没有编译错误下载成功为止。
可以加快调试过程。
在实际应用中两种编程界面切换是经常用到的,现将编程界面切换方法总结如下:
图形化编程界面切换到JC代码编程界面的途径:
y在菜单栏的“窗口“中选择任一个“JC程序”(常用方法)
y在菜单栏的“编辑“中选择“编辑JC程序代码”
y点击工具栏中“编辑JC程序代码”快捷按钮
y新建\打开文件时选择“*.jc”文件
JC代码编程界面切换到图形化编程界面的途径:
y在菜单栏的“窗口“中选择“流程图窗口”(常用方法)
y点击工具栏中“流程图窗口”快捷按钮
y新建\打开文件时选择“*.flw”文件
VJC1.5开发版的详细操作方法请参见《VJC1.5开发版操作手册》或直接查询VJC1.5开发版的帮助。
第2章AS-UII的系统结构
本章分为三个部分主要描述了:
AS-UII的组成部分及其各部分的主要作用,并对AS-UII的传动机构以及动力驱动系统作了简单的介绍。
2.1AS-UII的身体结构
2.1.1控制部分
控制部分主要是AS-UII机器人的核心组成部分,见图2-1。
从图中我们可以清楚的看到AS-UII控制部分的主要由以下两个部分组成:
主板控制按键部分
1.主板
图2-1AS-UII控制部分
控制按键布置图
位于AS-UII“心脏”部位的控制部件是AS-UII的大脑——主板,它由很多电子元器件组成,跟人的大脑一样,主要完成接收信息、处理信息、发出指令等一系列过程。
AS-UII的大脑有记忆功能,这主要由主板上的内存来实现,至于“大脑”的分析、判断、决断功能则由主板上的众多芯片共同完成。
2.控制按键
位于AS-UII背部的控制面板,是AS-UII机器人运行控制部件,它的组成和主要的控制功能在前面1.3AS-UII的各种反应一节中,我们已做了介绍,这里就不再重复。
2.1.2传感器部分
AS-UII机器人的传感器,如图2-2,主要有以下5种传感器:
1.碰撞传感器
AS-UII机器人的下部放置了一个碰撞系统,保证AS-UII机器人的正常活动。
AS-UII机器人的碰撞机构能够检测到来自360°
范围内物体的碰撞,使AS-UII机器人遭遇到来自不同方向的碰撞后,能够转弯避开并保持正常活动。
话筒
碰撞环
光敏传感器
红外接收传感器
碰撞传感器结构示意图
红外发射传感器
+=光电编码传感器
码盘光电耦合器
图2-2AS-UII感官部分
2.红外传感器
AS-UII机器人的红外传感器共包含两种器件:
红外发射管和红外接收管,看图2-2就可以发现红外接收管位于AS-UII机器人的正前方,两只红外发射管位于红外接收管的两侧。
红外发射管可以发出红外线,红外线在遇到障碍后被反射回来,红外接收管接收到被反射回来的红外线以后,通过A/D转换送入CPU进行处理。
AS-UII机器人的红外传感器能够看到前方10cm∼80cm,90°
范围内的比210mmx150mm面积大的障碍物,如果障碍物太小
太细、或者在它的可视范围以外,它可就没法看到了。
在AS-UII机器人的可视范围内,它的可视距离是可以调整的,具体参见后面传感器部
分。
3.光敏传感器
光敏传感器是由两个光敏电阻组成,它位于机器人的正前方。
光敏传感器能够探测光线,不过在这里我们是让它看见特定的颜色。
我们在AS-UII机
器人的光敏传感器罩上了一层滤光纸,通过它的颜色来决定AS-UII机器人能探测什么颜色的光线。
4.话筒
AS-UII机器人的话筒的功能很强,它可以感受到声音的强弱。
我们知道我们自己的耳
朵并不是所有声音都可以听见的,我们听见的声音在一定的频率范围内,AS-UII的“耳朵”也是这样,它能听见的声音频率范围跟人能听到的范围大致是一样的,大约是16Hz∼20000Hz的机械波。
AS-UII机器人在听到你的声音命令后,会根据你的指示(由程序事先输入)采取行动。
5.光电编码器
在AS-UII机器人里有码盘和光耦(光电编码器)。
光电编码器主要作为控制的反馈信号。
光耦通过测定随轮轴一起转动的码盘的转动角度,得出轮子所转动的圈数,从而测定距离。
2.1.3执行部分
AS-UII机器人的执行部分是指机器人执行具体功能时所要用到的部件,如图2-3
AS-UII执行部分所示,AS-UII机器人的执行部分共有以下五种:
直流电机
扬声器
主动轮
及其驱动机构
导向轮
LCD
图2-3AS-UII执行部分
1.扬声器
AS-UII机器人也可以通过扬声器发出一定频率的声音,也可以通过编程让机器人演奏歌曲。
2.LCD
AS-UII机器人上的LCD可以显示除中文外的各种字符。
利用LCD可以单步显示程序运行的中间结果。
3.主动轮及其驱动机构
AS-UII机器人的主动轮有两只,能够完成向前直走,向后转弯,左转,右转,原地打转这些平地上的技术动作;
正因为有驱动机构齿轮箱的存在,AS-UII才可以利用直流电机
输出的动力。
4.从动轮
AS-UII机器人有2只从动轮,通过安置弹簧,它们可以在垂直与地面的方向上上下移动,保持机器人动态平衡和实现一定的越障功能。
5.直流电机
在AS-UII机器人上有两个直流电机。
2.1.4AS-UII的能源
将AS-UII机器人头朝下翻过来,就能够看到它的底盘下安装有一个盒体,这就是电池。
见图2-4AS-UII的电池。
智能机器人的能量就来自于这个电池。
电池
图2-4AS-UII的电池
2.2AS-UII的传动机构
2.2.1齿轮传动机构
齿轮,顾名思义就像是带了齿的轮子。
齿轮传动机构就是齿轮作为主要传动件的传动机构。
工作时,首先有一只主动轮先转动起来,转动过程中与另一个从动轮的齿一个一个的咬和下去,这个与它咬和的齿轮也会跟着旋转,这样运动就从主动轮传递到从动轮,这叫做齿轮的啮合传动。
齿轮的种类很多,它们通过不同的配合可以实现不同的传动类型,如图2-7传动类型示意图:
(a)(b)(c)图2-7传动类型示意图
图2-7(a)所示的传动类型能够改变运动的形式,齿轮是旋转运动,下方的齿条则是直
线运动;
图2-7(b)所示传动类型
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