搜救机器人的组装与控制指导书.docx
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搜救机器人的组装与控制指导书
搜救机器人的组装与控制指导书
一、机器人硬件组成:
1、控制器
32位高端ARM9处理器;
512K程序存储器(FlashROM),100K数据存储器(RAM)
28路模拟量信号采集,精度为10位;
4路电机PWM控制信号输出;
7路DO数字输出/伺服电机信号输出;
2路标准串行接口;
1路I2C接口;
128*64蓝色点阵液晶显示屏幕;
脱离电脑,现场参数调整功能(512个全局参数存储器);
USB2.0程序下载功能和U盘功能
2、传感器
(1)红外测障传感器(PSD)
用来检测障碍物的距离。
使用时注意接口插入的方向:
红+,黑-,黄S。
红外测距传感器特性:
a.可以检测出反应距离的具体值,变化趋势是:
在10cm以外,距离越远,测得数值越小。
使用最大值800(10cm),最小值接近于0。
精确范围10~80cm;
b.对障碍物颜色不敏感,因此不同颜色的都能测出具体数值,差异性小;
c.方向性强;
d.不受干扰;
e.耗电量较大。
(2)复眼(火焰传感器组)
复眼参数:
1.检测光范围:
暖光源;
2.读数范围0~1023;
3.工作电压:
5V;
4.输出方式:
模拟输出;
5.面板方向指示:
1LED电源指示;
6.形状:
近似半圆形(d=32mm,h=11.5mm);
7.重量:
12g;
8.接线方式:
按插槽对应。
(3)地面灰度传感器
用来检测地面的灰度。
使用时将地面灰度传感器的黑色接线插头插入控制器的AI6、AI7口,注意接口插入的方向:
红+,黑-,黄S。
地面灰度传感器特性:
以检测出反应颜色(灰度)的具体值,变化趋势是:
测得地面颜色越浅测得数值越小。
3、大功率电机驱动卡
4、高放电倍率聚合物锂电池
高放电倍率聚合物锂电池:
(1)3000MAH容量
•24V高电压,充满后电压达25.2V。
•20C超高放电倍率,稳定供电电流高达60A,是一般聚合物锂电池的10倍。
(2)2100mah
•16.8V
•15C高放电倍率,稳定供电电流为31.5A。
5、电机
电机参数:
额定电压:
12V(可稳定运行于25.2V)
最高耐压:
28V
12V时最终输出转速:
500RPM
箱体体积:
50mm*28mm*12.8mm
空转电流:
<1A
堵转电流:
7A
扭力:
15kg.m
加厚的减速齿轮,抗冲击能力更强大,大大延长了电机在极限情况下的使用寿命。
7、指南针
数字指南针参数:
1.精度:
1°;
2.读数范围0~359;
3.工作电压:
5V;
4.通信方式:
I2C;
5.面板方向指示:
16LED;
6.按键数量:
1;
7.形状:
圆盘形(d=50mm,h=16mm);
8.重量:
g,
9.接线方式:
按插槽对应。
数字指南针校磁
1、长按按钮3秒,释放,指南针表面有8个LED灯闪亮。
2、灯闪亮,表示已经进入校磁状态。
此时将机器人水平旋转一周以上,按一次按钮,指示灯闪烁停止,一颗LED常亮,表明此时已经铁磁校正完毕。
3、再次按下按钮,表示“置零”,罗盘零度标志处LED指示灯常亮,定零完毕。
二、机器人安装
(一)机械安装
注意:
基板上有“GRANDAR”标志的一头为前方。
上基板下基板
1、安装轮子
把轮胎安装到电机轴上。
先在电机轴上套上一片垫片,再套上轮子,然后再依次用弹簧垫片(M5弹垫)和防滑螺母(M5防脱螺)把轮子固定牢。
安装好后的轮子如下图
2、固定电机
以安装左前方的电机为例,先把8个M3*8螺丝(带M3弹垫)穿过安装孔(安装孔会在基板上用黄色圆圈标出),用手扶住电机,再把螺丝穿过电机耳朵上的固定孔,再套上M3弹簧垫片,最后拧上防滑螺母。
大功率电机受力非常大,如果不拧紧的话非常容易松脱。
用同样的方法固定好电机的另外一枚螺丝。
当四个电机安装好后如图所示。
注意,电机的方向不要装反。
3、固定电池和底盘固定柱
3.1安装电池固定柱
安装好的样子
电池固定柱用于保护电池在高速运转时保持稳定。
每根固定柱上套上热缩套管。
3.2安装底盘固定柱
此固定住是上下底盘的连接器件,而且可以拦球和保护机器人内部设备。
安装好的样子如下图所示。
3.3安装电池
安装后
把电池沾上双面海绵带,沾在下底板上,然后用扎线带把电池扎在底板上即可。
这样安装的目的是更加方便的取电池,安装电池。
当电池电力不足时,随手就可以把电池取下来。
4、安装上底盘
5、安装红外测距传感器(PSD)
使用时注意接口插入的方向:
红+,黑-,黄S。
为了方便PSD的安装固定,每台PSD都配备了一个PSD支架,如上图所示。
注意安装方向,如果安装方向不正确的话,可能导致PSD安装到机器人上非常困难。
取螺丝,从架子内侧,依次穿过PSD架子和PSD,在传感器侧拧上螺母(M3防脱螺母),把螺丝(M3*10螺丝)固定住。
注意螺丝和螺母的方向,否则会导致PSD竖向安装的时候发生困难。
注意:
PSD的插座和PSD架子的安装孔在相反方向,否则当PSD横向安装时,可能会导致PSD安装困难。
把PSD固定到上基板上,如下图示方向,注意PSD的安装方向。
6、安装新型复眼
把两台复眼安装在铜柱上。
7、安装大功率驱动卡
8、安装控制器
取出四个短的铜螺柱,拧在上一步安放驱动板的四个铜柱上,将驱动板固定紧,再将控制器对应铜柱放好,固定控制器的步骤将在下一步进行,如下图所示。
9、安装高级指南针和PSD
第一步,把高级指南针安装到支架上。
高级指南针底部有2个铜的螺纹孔,取出两枚准备好的螺丝,依图示方向,依次穿过提手顶部的螺孔,拧在高级指南针的螺纹孔上。
第二步,把装有高级指南针的支架和PSD固定在机器人的控制器上。
取出4根长螺丝,分别穿过指南针支架和两个PSD,把控制器四个孔的对应到刚才安装的4个铜柱上,然后把长螺丝穿过控制器,拧在铜柱上
10、上下底板合拢
如图所示方向,把下底板上固定支架上的铜柱对应上底板相应位置的安装孔,然后拧上螺母。
按装滑轮:
(二)线缆连接
底板上有“GRANDAR”标志的一头作为前方,下面具体介绍各个配件的连线,请注意连线的顺序,部分配件如果连线错误可能导致配件烧毁。
●模拟接口复眼线缆连接:
Ø朝前的复眼连接线接到控制器的(AI12~AI18)口,作为复眼0。
Ø朝后的复眼连接线接到控制器的(AI20~AI26)口,作为复眼1。
●PSD线缆连接:
Ø朝前、朝后、朝左、朝右的PSD分别接控制器的AI0、AI1、AI2、AI3。
●指南针线缆连接:
Ø指南针的标志正方向位于前方。
Ø使用4芯排线把指南针连接到控制器I2C接口。
●电机连接:
Ø电机驱动卡的输入信号连接线接到控制器的(+-D2P2D1P1)端口。
Ø左侧两台电机并联,右侧两台电机并联。
Ø左、右电机分别对应接到电机驱动卡的M0(居中的插座)、M1(靠外的插座)。
Ø满足以上条件后,使机器人前进的方向作为电机的正速度方向,反之为负速度方向。
最后检查一下各个部分是否牢固,各传感器、电机电池接线是否正确。
检查的工作请老师帮忙完成。
特别注意,能力风暴AS-MF10系列竞赛机器人,配有高容量的锂电池,一定要注意电池在连接的过程中不能碰触金属物,一定注意线路连接没有短路(在安装电池前,使用万用电表的检查一下电源接口是否短路),否则会发生电池鼓胀、发热甚至燃烧等危险!
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三、机器人控制编程环境
1、VJC1.7的介绍与使用(模块编程界面)
2、VJC1.7的介绍与使用(C代码编程界面)
四、策略分析
1、目的:
搜寻信号灯
2、面临的问题:
禁区和障碍锥
3、分析问题:
避开禁区——地面灰度传感器
躲避障碍锥——PSD
4、解决问题(策略):
(1)、搜寻信号灯的过程中,遇到禁区,则避开;
(2)、遇到障碍锥,则躲避,除此之外,寻光。
附录一搜救机器人比赛规则
(1)机器人限制---最高22CM。
没有宽度、形状和重量的限制,只要不破坏障碍物布局。
(2)赛场设置---机器人的起始点、起始方向、障碍物位置,禁止区每次比赛将由裁判决定。
每队每次赛前将不知道这些信息。
每次比赛所有的机器人使用同样的赛场设置,但是不同次的比赛赛场设置会不同,由裁判决定。
(3)赛场边界---由黑色胶带标出,胶带宽度至少5CM。
机器人必须在胶带圈定的范围内。
如果机器人离开赛场则比赛结束,机器人罚分180。
从信号灯到机器人的直线距离将被记录,在平局的情况下用来判定胜负。
(4)触碰障碍锥---如果机器人触到障碍锥,立即意识到并作出反应回退或转向,则视为一次“碰”,每次罚分20分。
如果机器人触到障碍锥后,继续向前进并把障碍锥推开,则视为一次“推”,每次罚分100分。
机器人可以压到障碍锥底座而不被罚分,但是不可触到障碍锥的侧面。
(5)禁区---机器人不可通过黑色禁止区,机器人可以进入禁止区发现并立即离开禁止区,但是如果机器人持续呆在禁止区的话,将被罚分180分。
从机器人到信号灯的距离将被记录,将平局的情况下用来判定胜负。
(6)时间限制---总共给机器人3分钟来找到信号灯。
如果3分钟过去,机器人仍未能找到,则比赛结束,打分180(=3分钟)。
从机器人到信号灯的直线距离将被记录下来,已备平局时使用。
(7)搜寻信号灯---当机器人认为已经找到信号灯,则应当停止移动,并发出声音来表示已完成搜索过程。
从机器人身体任一部分到信号灯最近的距离将被测量,每2.5CM罚分5秒,加到总分里。
(8)撞到信号灯---如果机器人撞到信号灯,将会罚分50秒,加到总分里。
(9)记分---每个机器人会比赛三次搜寻信号灯。
胜者为三次中的两次记分总和最低的机器人。
(10)路径和方向---从机器人起始点到信号灯总是存在至少两条可能路径。
每条路径将会有最少38CM宽。
由于障碍锥会布防在不可预知的地方而且机器人会在赛场到处移动,从机器人到信号灯的视角可能会被障碍锥挡住,从而不能直接看到信号灯。
(11)信号灯---信号灯是一个25瓦闪烁白炽灯。
精确的闪烁频率未知,但是大约是每分钟25闪。
整个赛程信号灯的闪烁频率可能会略微变化。
信号灯的电源线会被支起来,以防止干扰机器人的移动。
(12)启动机器人---裁判将会把机器人按照选好的地点和方向放置。
由裁判来按开始键启动机器人。
4.赛场布置
赛场障碍物、起点位置、终点位置、不可跨越区间的位置,将以现场摆放位置为准,机器人应该能适应不同的环境。
赛场:
244CMX244CM,5CM宽黑线
禁区(即禁止通行区,黑色厚纸,20CM宽,38CM长)
障碍锥(橡胶,20CM方形底座,22CM高,锥形,浅色)
信号灯(25瓦,闪烁白炽灯)
机器人
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