机器人实训HH

一、模块实训的目的

结合国内外机器人竞赛情况，设计、搭建几个功能各异的机器人，完成一个接近实际比赛项目的课题，以培养学生的实际操作能力和思考问题能力。做到能检查出错误，熟练解决问题。通过实训对机器人的搭建、工具软件的使用、现场调试以及嵌入式系统的开发等有一个系统的认识和提高。

二、实训器材

计算机、创意之星模块化机器人套件、NorthStar软件，螺丝刀

三、模块实训步骤

（一）、武术擂台赛机器人

1、武术擂台赛规则

机器人在黑胶带围成的指定区域里活动，不能出胶带区域，否则失败；

要尽量避免自己被推出指定区域，采取一些必要方法，将对方推出黑胶带围成的区域即获胜。

2、设计思路

为了设计一个完美的机器人，我们分别对每个要求做了分析和设计：

a)、要在黑胶带围成的制定区域里活动不超出范围，就需要有传感器进行活动范围边缘的检测。当机器人发现已经靠近边缘时立刻采取行动（前进、后退或转弯）。根据黑胶带贴成的区域边缘是与普通地面相比是有灰度变化的，我们选择在机器人底部装上灰度传感器，探头向下，来判读机器人覆盖区域的灰度变化，从而判读机器人相对场地的方向。通过整体灰度值来判读机器人位置是不是靠近边缘，如果机器人靠近边缘就马上做出相应动作。

b）、要能够发现对方。对此我们采用在机器人前后都安装红外接近传感器来发现对手。

1

c)、要能够将对方推下擂台。首先考虑推到对方机器人要进行的过程：首先要发现对方，其次贴上去推动对方。要推动对方必须要有足够的动力。增加动力，可以考虑：1.增加驱动轮（由四个增加为六个甚至更多）；2.增加摩擦力（用胎面宽的轮胎，增加轮子数量，增加机器人重量）。如果动力不足，我们的机器人很可能被对方的机器人推着倒着走，如果摩擦力不够，机器人在推对方的时候轮子会打滑，轮子一直在转，但小车就不能往前走。

d)、需要避免自己被推出指定区域。因为我方机器人只在前后安装了红外接近传感器，如果我方机器人在前进过程中被对方机器人从两侧推挤，那么对方可以很轻松的把我方机器人推出指定区域。所以要设置相关程序，在察觉到被推挤时能够采取相关手段避开推挤。此外，适当增大机器人与地面摩擦力也对防止自己被推出标定区域以外很有作用。

之后进行搭建机器人、布置传感器。需要在规则允许的条件下搭建机器人，通过上述的分析，将机器人的构型定义为一个四轮驱动的小车。机器人前后左右各安装一个灰度传感器，用于判断机器人是否到达擂台边界。前方安装红外测距传感器，用于判断对方机器人。

3、实验器材及其必要简介

（1）创意之星机器人结构套件

（2）MultiFLEX™2-AVR控制器

MultiFLEX™2‐AVR 控制器是一款小型机器人通用控制器。MultiFLEX™2‐AVR 控制器功能高度集成，具有众多IO、AD 接口，能够控制R/C 舵机、机器人舵机，具有RS‐232 接口和RS‐422总线，能够胜任常规机器人控制；MultiFLEX ™2‐AVR 控制器开发简单，使用图形化集成开发环境，只需编写程序逻辑流程就能够自动生成C 代码，下载到控制器后就可实现机器人的各种功能控制。

（3）灰度传感器

灰度传感器通过自身的高亮白色LED 照亮被检测物体，被检测物体反射LED 的白光。由于不同的颜色对白光的反射能力不一样，同样材质白色反射度最高黑色最低。灰度传感器前端有一个光敏电阻，用于检测反射光的强弱，据此可以推断出被检测物体的灰度值。

如下图是“创意之星”的灰度传感器，输出模拟量信号，，接AD0~AD7 的任意一个接口都可以通过NorthSTAR 进行数值读取和编程。在机器人武术擂台赛中或者足球机器人比赛中，使用多个灰度传感器组成阵列就可以判断比赛场地的颜色梯度。在巡线机器人案例中，可以作为区别白线与周围地面的传感器。

（4）红外接近传感器

红外接近传感器俗称光电开关。它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。工作原理如下图所示。多数光电开关选用的是波长接近可见光的红外线光波型，因此也称为红外开关。如下图所示：

红外接近传感器是开关量传感器，接IO1～IO11的任意一个接口都可以通过NorthSTAR进行数值读取和编程。由于输出是开关量，只能判断在测量距离内有无障碍物，不能给出障碍物的实际距离。但是该传感器带有一个灵敏度调节旋钮，可以调节传感器触发的距离。

（5）直流稳压电源

电源的输出为8V/5A，如下图所示：

（6）CDS5500机器人舵机

proMOTION CDS系列机器人舵机属于一种集电机、何服驱动、总线式通讯接口为一体的集成何服单元，主要用于微型机器人的关节、轮子、履带驱动，也可以用于其它简单位置控制场合

（7）多功能调试器

多功能调试器是创意之星MultiFLEX™2-AVR控制器的主要下载、调试工具。如下图所示：

4、武术擂台赛机器人搭建（实物图）

5、武术擂台赛机器人程序设计

⑴流程图

开始

TRUE 读取灰度传感器值

机器人前方出界

前面接 近边沿

前进

延时1

后退并转

延时1

机器人后方出界

旋 转

延时3

机器人左方出界 左 转

延时1

右转

延时1

机器人右方出界

机器人红外传感器

冲刺

延时0

手臂传感

器 抬起

延时0

Y

N

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