移动机器人综合实验实验报告材料刘洋.doc

word目 录实验一 机器人U-II测试.2实验二 机器人传感器实验.8实验三 机器人运动控制实验.15实验四 机器人避障实验.20实验一 机器人U-II测试一. 实验目的1、熟悉AS-UII机器人的组成结构和工作原理；2、熟练操作使用AS-UII机器人；3、掌握AS-UII机器人各项根本功能。二. 设备清单每组学生拥有一套机器人实验课程专用套件。上课期间由组长保管，上课期间遗失或损坏的器件须按原价赔偿。(1) AS-UII智能机器人 1台(2) 五金工具 1套(3) 万用表 1只(4) AS-UII使用手册 1本(5) 使用手册 1本(6) VJC1.5安装盘 1三、课堂要求(1) 课前认真预习，精心准备。(2) 在不损坏器件或愿意赔偿的情况下自由使用器件。(3) 不同小组的器件不要混用。(4) 课后整理桌面。(5) 不在课堂做任何与学习无关的事。(6) 课后认真填写实验报告。四、须知事项(1) 运行前充饱电，能使机器人运行效果更好。(2) 轻拿轻放机器人，防止摔落地面。(3) 碰撞环是机器人最易损坏的部件，请注意保护。使用机器人时，尽量防止提持、拉扯、捧托碰撞环。(4) 没有特殊情况，不要拆卸电池。如果确实要拆卸，应按住电池上的小塑料片，使之贴住池身，以脱离卡槽，然后轻轻拔下来。(5) 串口通信线连接在机器人上时，最好不要按复位键。否如此容易死机。(6) 机器人运动时，勿顶住障碍物，否如此易造成电机堵转，烧毁芯片。(7) 常见问题的处理，参见AS-UII使用手册附录。五、系统检测按下机器人的运行键，机器人开始自检，LCD 液晶屏上显示“AS-UII Inteligent Robot Test：1、检查LCD 液晶屏LCD 液晶显示屏安装在机器人的外壳上，用于显示各种信息，便于了解程序执行中的情况。显示屏可以显示16×2 个字符每行16 个字符，共2 行。显示屏可以显示机器人运行的信息，这一点在以后调试程序时尤其显得重要。自检开始后，LCD 显示屏标明的测试项目为“Now Test NO.1”，接着提示“LCD Test,然后就开始显示字符，如数字、符号、字母等。注意观察LCD 显示屏有没有出现黑屏出现整排兰色条纹或无字符等现象，如果没有，说明机器人的LCD 显示屏是正常的。LCD 液晶显示是否正常？Yes假如不正常，现象为： 故障排除方法： 2、喇叭检测第二次按下“运行键，机器人就开始了第二项检查工作，LCD显示屏标明的测试项目为“Now Test NO.2”，接着提示“Piezo Test，注意听机器人是否发出声音，声音是否清晰响亮。显示屏上的数字会伴随着机器人的声音不断变化，显示的数字是机器人发出的声音频率。音调越高，显示的数字就越大。喇叭是否正常？Yes假如不正常，现象为： 故障排除方法： 3、光敏检测机器人的光敏传感器安装在外壳上，两只光敏传感器一左一右，用来识别外界光线的强弱。再按一下“运行键，机器人就开始了第三项检查工作，LCD标明的测试项目为“Now Test NO.3”，其后在LCD 上有类似“PhotoL242 R248”的提示，其中L 表示“左光敏，R表示“右光敏，字母后面的数字表示机器人检测到的光线强度值。随着光强的不同，光敏传感器的感应数值也不同，其变化围为0255。光强越弱，数值越大，光强越强，数值越小。在一样光强条件下，左右两边光敏传感器的数值偏差应当小于10。光敏传感器测量围： 左：20255右：25-255光敏传感器是否正常？Yes假如不正常，现象为： 故障排除方法： 4、红外检测红外传感系统也安装在机器人的外壳上，左右两侧一边一只红外发射管，中间一只红外接收模块。红外传感器的作用是检测机器人前方、左前方、右前方是否有障碍物。再按下“运行键，机器人就开始了第四项检查工作，LCD标明的测试项目为“Now Test NO.4”，其后在LCD 出现“IR Test提示。红外检测的距离设置在30cm左右。将A4 纸大小的障碍物分别放在机器人的正前方、左侧、右侧20 cm左右，观察LCD 值。红外传感器测量值：20cm红外传感器是否正常？Yes假如不正常，现象为： 故障排除方法： 5、检测碰撞传感器机器人的碰撞传感器，相当于人类的触觉。AS-UII虽然只用了四只碰撞传感器，却能感知全身碰撞的方位。再按一下“运行键，机器人就开始了第五项检查工作，LCD标明的测试项目为“Now Test NO.5，其后出现“Bumper Test字样。用手从不同方向触动碰撞环时，LCD 就会相应地显示出机器人受到碰撞的方向：用手从正前方挤压碰撞环，LCD 显示屏上显示“Front；用手从正后方挤压碰撞环，LCD 显示屏上显示“Back；左、右、左前、右前、左后、右后方等方向挤压碰撞环，观测观察LCD 值。碰撞传感器是否正常？Yes 假如不正常，现象为： 故障排除方法： 6、检测运动系统再把机器人放到开阔的平地上有2 米×2 米大小即可，按一下“运行键，机器人就开始第六项检查工作。液晶屏标明的测试项目为“NowTest NO.6，接着提示“Motor Test，其后机器人将会移动、转弯，同时在LCD 上显示机器人移动的累计“距离和瞬时电机转速。如系统机载程序默认值为：Motor 30 L 100Test 31 R 100表示左电机速度100，右电机速度100，左轮转过30个单位，右轮转过31个单位。系统实际测量值：左电机30L102右电机31R105运动系统是否正常？Yes假如不正常，现象为： 故障排除方法： 7、检测光电编码器第七项检测完成后，把机器人从地上拿起来，再按一下“运行键，机器人就开始了第七项检查工作，LCD 标明的测试项目为“NowTest NO.7，接着提示“Encoders Test。机器人的轮子每转动1 圈，码盘也随着转动1 圈，LCD 上显示的光电编码器的计数值约等于33。即轮子转动1 周，光电计数为33。用手分别转动左、右两侧的轮子，观察显示屏上的数字变化情况。注意：可能碰到的问题：1) 机器人运动突然停止，可能是机器人电量不足，请给机器人充电；2) 注意不要让机器人运动时顶住障碍物，否如此会造成电机堵转，容易损坏驱动芯片。光电编码器是否正常？Yes假如不正常，现象为： 故障排除方法： 8、检测完毕自检程序全部完成后，按一下复位键，机器人就会停止运行。最后关闭电源开关。六、运行表演程序1、安装开发软件把VJC1.5 开发版安装光盘放入电脑光驱中, VJC1.5 就能自动安装到电脑上。如果未能自动安装，请打开“我的电脑，打开“光盘，运行光盘中安装程序“，然后按照安装向导的提示一步步操作，就可以将VJC1.5 开发版安装上了。安装完成后，桌面上会出现VJC1.5 图标。2、连接串口通信线将串口通信线的一端与电脑机箱后面的9 针串口相连，另一端连在机器人的下载口上。3、下载表演程序单击菜单栏中“工具T选项卡，在弹出的下拉菜单中单击“机器人表演程序，随后会弹出“智能下载程序对话框，并显示下载进程。注意观察下载程序是否正常。当对话框中出现“成功下载字样后，关闭对话框。表演程序就下载到机器人中了。4、运行表演把串口通信线从机器人下载口拔下来，就可以让机器人表演了。机器人表演程序包含5个程序：(1) 电子琴 Piano从不同的方位触动碰撞环，机器人会发出不同的声音。(2) 声与光 I'm in dark在明暗不同的光线下，机器人会发出不一样的叫声。(3) 跟我走 Follow机器人会跟着前方的物体走。(4) 走向亮光 Goto light如果房间里点着一支蜡烛，机器人就会向蜡烛走过去。(5) 三步舞 I'm dancing机器人跳舞。表演是否正常？Yes假如不正常，现象为： 故障排除方法： ) 实验二 机器人传感器实验一. 实验目的1、掌握AS-UII机器人各传感器工作原理；2、熟练安装3、熟练使用VJC1.5 开发软件。二. 设备清单每组学生拥有一套机器人实验课程专用套件。上课期间由组长保管，上课期间遗失或损坏的器件须付费赔偿。(1) AS-UII智能机器人 1台(2) 红外传感器 2对光敏传感器 4个碰撞传感器 4个(3) 五金工具 1套(4) 万用表 1只(5) AS-UII使用手册 1本(6) 使用手册 1本(7) VJC1.5安装盘 1三、课堂要求(1) 课前认真预习，精心准备。(2) 在不损坏器件或愿意赔偿的情况下自由使用器件。(3) 不同小组的器件不要混用。(4) 课后整理桌面。(5) 不在课堂做任何与学习无关的事。(6) 课后认真填写实验报告。四、须知事项(1) 运行前充饱电，能使机器人运行效果更好。(2) 轻拿轻放机器人，防止摔落地面。(3) 碰撞环是机器人最易损坏的部件，请注意保护。使用机器人时，尽量防止提持、拉扯、捧托碰撞环。(4) 没有特殊情况，不要拆卸电池。如果确实要拆卸，应按住电池上的小塑料片，使之贴住池身，以脱离卡槽，然后轻轻拔下来。(5) 串口通信线连接在机器人上时，最好不要按复位键。否如此容易死机。(6) 机器人运动时，勿顶住障碍物，否如此易造成电机堵转，烧毁芯片。(7) 常见问题的处理，参见AS-UII使用手册附录。五、红外传感器实验1、工作原理AS-UII机器人配备了2 只红外发射管和一只红外接收模块构成红外传感系统，主要用来检测前方、左前方和右前方的障碍，检测距离围为1080cm。可以通过调节两个电位器主板上靠近红外传感器接口的黄色旋钮来调节左右两个红外的检测距离，顺时针红外发射强，检测距离远，逆时针红外发射弱，检测距离近。逆时针将电位器旋转到底，将关闭红外发射管。红外传感器红外传感器电路图2、安装红外传感器的插针是有方向性的，安装时应注意方向。红外线发射接口IRR 和IRL 的正极已经标出。插反不会损坏元件，但传感器会不工作。红外线接收模块的正确接法是将紫色线朝向主板中间的缺口。如果插反不会损坏器件，但错位有可能损坏红外接收模块。红外传感器安装位置图3、编程测试在JC 语言中，红外传感器的库函数是ir_detector()，在程序运行过程中，此库函数仅在被调用到时执行一次，即采集数据一次。在JC 代码编辑界面中间一行编辑框JC 对话窗口中输入如下程序块：while(1) printf("ir=%bn", ir_detector();wait(0.5);按回车，JC 能立即编译这一段程序并下载运行，LCD 上显示：ir=0 表示此时没有障碍4、实验用一白纸分别挡在能力风暴智能机器人的前方、左方和右方，编程进展测试；程序代码：int ir_2=0;int ir_3=0;int ir_4=0;void main() while(1) ir_1 =ir_detector(); if( ir_1 = ir_1) printf( "HI ir_1 =%d n" ,ir_1); else ir_1 =ir_detector(); if( ir_1 = ir_2) printf( "HI ir_2 =%d n" ,ir_2); else ir_1 =ir_detector(); if( ir_1 = ir_3) printf( "HI ir_3 =%d n" ,ir_3); wait( 0.500000 ); 六、光敏传感器实验1、工作原理能力风暴智能机器人上有2 只光敏传感器见图3-11，在机器人左前和右前方，可以检测到光线的强弱。光敏传感器光敏传感器电路图2、安装光敏传感器是可变电阻，它的接插方式没有方向性，它在主板上的位置如下列图：光敏传感器安装位置图3、编程测试在JC 语言中，光敏传感器的库函数是：左光敏photo(1)，右光敏photo(2)。在程序运行过程中，光敏检测库函数photo 仅在被调用到时执行一次，即采集数据一次。在JC 代码编辑界面中间一行编辑框JC 对话窗口中输入如下程序块程序仅采集了左光敏的读数：while(1) printf("photoleft=%dn",photo(1);wait(0.5);按回车Enter，JC 能立即编译这一段程序并下载运行，LCD 上会有如下显示：photoleft=180 表示此时照射在左光敏上的光强值是180，注意观察读数的变化。光越暗，数字越大，光越强，数字越小。4、实验编写程序，当光线暗于一定值时，机器人将叫两声。程序代码：int photo_1=0;void main() while(1) photo_1 =(photo(1)+photo(2)/2; if(photo_1 > 150) tone(523.200012,0.250000); tone(523.200012,0.250000); printf( "HI photo_1 =%d n" ,photo_1); wait( 2.000000 ); 七、碰撞传感器实验1、工作原理碰撞传感器是感知碰撞信息的传感器。在能力风暴智能机器人的左前、右前、左后、右后设置有四个碰撞开关，它们与碰撞环共同构成了碰撞传感器(见图3-2)。碰撞环与底盘柔性连接，在受力后与底盘产生相对位移，触发固连在底盘上的碰撞开关，使之闭合。碰撞传感器碰撞传感器接线图2、安装碰撞传感器在主板上的位置如下列图：碰撞传感器的安装位置图3、实验编写程序，遇到障碍物后，机器人自动绕开并发出声音。int bmp_1=0;void main() while(1) bmp_1 = bumper(); if( bmp_1 = 3) drive( -40 ,0); wait( 0.500000 ); stop(); wait( 0.500000 ); drive( 0 , 80 ); wait( 0.100000 ); stop(); tone(523.200012,0.250000); drive( 80 ,0); wait( 0.500000 ); stop(); 实验三 机器人运动控制实验一. 实验目的1、掌握AS-UII机器人运动控制系统组成和工作原理；2、熟练编写运动控制程序。二. 设备清单每组学生拥有一套机器人实验课程专用套件。上课期间由组长保管，上课期间遗失或损坏的器件须按原价赔偿。(1) AS-UII智能机器人 1台(2) 五金工具 1套(3) 万用表 1只(4) AS-UII使用手册 1本(5) 使用手册 1本(6) VJC1.5安装盘 1三、课堂要求(1) 课前认真预习，精心准备。(2) 在不损坏器件或愿意赔偿的情况下自由使用器件。(3) 不同小组的器件不要混用。(4) 课后整理桌面。(5) 不在课堂做任何与学习无关的事。(6) 课后认真填写实验报告。四、须知事项(1) 运行前充饱电，能使机器人运行效果更好。(2) 轻拿轻放机器人，防止摔落地面。(3) 碰撞环是机器人最易损坏的部件，请注意保护。使用机器人时，尽量防止提持、拉扯、捧托碰撞环。(4) 没有特殊情况，不要拆卸电池。如果确实要拆卸，应按住电池上的小塑料片，使之贴住池身，以脱离卡槽，然后轻轻拔下来。(5) 串口通信线连接在机器人上时，最好不要按复位键。否如此容易死机。(6) 机器人运动时，勿顶住障碍物，否如此易造成电机堵转，烧毁芯片。(7) 常见问题的处理，参见AS-UII使用手册附录。五、直流电机测试AS-UII 机器人上有两个直流电机，机器人的调速是通过调节电机的平均电压实现的。AS-UII 机器人的驱动方式是差动驱动。两个主要的库函数是motor()和drive()。库函数motora，b应用时应注意：1) 库函数motora，b只控制单个的电机转速；2) 库函数motora，b有两个参数a、b，都是整型数；3) 库函数motora，b中a 指定是左轮或是右轮，a=1 代表左轮，a=2 代表右轮；b指定转速，b 的取值围是100100。库函数drivea，b应用时应注意：1) 此库函数是复合语句，同时控制左右两个电机的转速；2) 此语句有两个参数a、b，都是整型数；3) a 指定平移的速度，b 指定旋转的速度。左轮的速度ab，右轮的速度ab。实验1：编写程序，使机器人以左轮40 右轮80 的速度前进0.5 秒钟，并走一条弧线。void main()drive(60,-20);wait( 0.500000 );stop();实验2：比拟以下两个程序，分析原因：程序1：void main()drive( 80 ,0);wait( 0.500000 );stop();程序2：void main()drive( 60 ,20);wait( 0.500000 );stop();程序运行结果：程序2运行结果：小车左轮速度为80CM/S，右轮速度为40CM/S，小车右转原因分析程序1中小车左轮速度为80CM/S，右轮速度同样为80CM/S。两者一致，所以小车直行。程序2中左轮速度大于右轮速度，所以小车右转。六、光电编码器测试1、工作原理光电编码器是一种能够传递位置信息的传感器，它由码盘和光电编码模块组成，分别安装在主动轮侧和轮子支架侧。光电编码模块运用反射式红外发射接收模块。反射器(即码盘)是黑白相间的铝合金圆片，黑白条纹把圆分成66 等分。当码盘随轮子旋转时，光电编码模块发出的红外线照射在码盘上，黑条和白条反射回来的信号状态不同,从而产生一个脉冲。轮子转一圈共产生33 个脉冲，每个脉冲对应角度约为10.91 度。码盘与光电编码模块外形光电编码模块安装位置示意图2、编程测试检测左右光电编码器当前状态的库函数为：encoder1，encoder2。在JC 对话窗口中输入如下程序块：while(1)printf("encoder_1=%dn",encoder(1);wait(1.0);按回车Enter，JC 能立即编译这一段程序并下载运行，LCD 上会显示0 或1。0 表示当前无反射信号，码盘片的黑格正对编码器；1 表示当前有反射信号，码盘片的白格正对编码器。库函数rotation(1)、rotation(2)可以读出左右光电编码器脉冲累计值。3、实验要求：然后缓慢转动左轮，编程测量转一圈是否有33 个脉冲。程序：int rot_1=0;void main() while(1) rot_1 = rotation( 1 ); printf( "HI rot_1 =%d n" ,rot_1); wait( 0.500000 ); 七、运动控制实验要求：编写一个机器人直线行走的程序，先让机器人以速度100 前进3 秒，再让机器人以速度-60 后退5 秒，再在原地以角速度80度/秒旋转1 秒。void main() drive( 100 ,0); wait( 3.000000 ); stop(); wait( 0.500000 ); drive( -60 ,0); wait( 5.000000 ); stop(); wait( 0.500000 ); drive( 0 , 11); wait( 1.000000 ); stop();实验四 机器人避障实验一. 实验目的1、掌握AS-UII机器人避障工作原理；2、熟练编写机器人避障控制程序。二. 设备清单每组学生拥有一套机器人实验课程专用套件。上课期间由组长保管，上课期间遗失或损坏的器件须按原价赔偿。(1) AS-UII智能机器人 1台(2) 五金工具 1套(3) 万用表 1只(4) AS-UII使用手册 1本(5) 使用手册 1本(6) VJC1.5安装盘 1三. 实验场地×2.5m的正方形区域，有分隔小区与障碍物，隔板距离与长度不小于20cm。四、课堂要求(1) 课前认真预习，精心准备。(2) 在不损坏器件或愿意赔偿的情况下自由使用器件。(3) 不同小组的器件不要混用。(4) 课后整理桌面。(5) 不在课堂做任何与学习无关的事。(6) 课后认真填写实验报告。五、须知事项(1) 运行前充饱电，能使机器人运行效果更好。(2) 轻拿轻放机器人，防止摔落地面。(3) 碰撞环是机器人最易损坏的部件，请注意保护。使用机器人时，尽量防止提持、拉扯、捧托碰撞环。(4) 没有特殊情况，不要拆卸电池。如果确实要拆卸，应按住电池上的小塑料片，使之贴住池身，以脱离卡槽，然后轻轻拔下来。(5) 串口通信线连接在机器人上时，最好不要按复位键。否如此容易死机。(6) 机器人运动时，勿顶住障碍物，否如此易造成电机堵转，烧毁芯片。(7) 常见问题的处理，参见AS-UII使用手册附录。.程序：int ir_1=0;void main() while(1) ir_1 =ir_detector(); if( ir_1 = 1) drive( 0 , 81); wait( 0.100000 ); stop(); else ir_1 =ir_detector(); if( ir_1 = 2) drive( 0 , -80); wait( 0.100000 ); stop(); else ir_1 =ir_detector(); if( ir_1 = 4) drive( -40 ,0); wait( 0.500000 ); stop(); drive( 0 , 80 ); wait( 0.100000 ); stop(); else drive( 60 ,0); wait( 0.500000 ); stop(); 21 / 22