创新综合实验-实验指导书

创新综合实验-实验指导书

1．实验基础

2.1 LEGO MINDSTORMS 控制器硬件

要求认识和理解RCX、NXT的基本结构，输入输出设备及接口，DCP 传感器及接口，并熟练进行连接与操作。

2.2根据具体的实验要求选择适合的软件

•Microsoft Robotics Studio基础

•VPL编程

•Microsoft Robotics Studio软件

•Robolab软件

•NXT软件

•Matlab等等

2.3授课方式：

课堂讲授，编程以自学为主

参考书：

a)LEGO快速入门

b)乐高组件和ROBOLAB软件在工程学中的应用

c)ROBOLAB2.9编程指南

d)ROBOLAB研究者指南

e)各类有关乐高机器人的网站和论坛

附录：小车搭建步骤见“9797手册”

2．综合实验任务及要求

Lego组件具有强大的灵活性，可根据我院教学任务分层次、分阶段的实验项目，根据涉及的技术层次以及难度拟分为指定项目实验(基础实验部分)以及创新综合实验两个层次，其中指定项目实验学生根据教师指定的参考项目设计方案完成指定对象的测试与控制的设计和实现；创新综合实验则仅给出某个测控主题及目标，由学生分组自行完成全部设计与构建。

3．指定项目实验(基础实验部分)

4.1.1 Lab1 光电传感器自动跟踪小车（必选）

内容：搭建小车并使之自动跟踪黑色轨迹。

目的：熟悉ROBOLAB 编程方法以及NXT使用。

4.1.2Lab2 光电传感器测距功能测试

内容：测试LEGO光电传感器的特性,并熟悉ROBOLAB测试环境的应用。

目的：确定光电传感器用于测距的线性范围及特性。

4.1.3 Lab3 光电传感器位移传感应用

内容：应用光感的局部线性特征搭建可与障碍物保持给定距离的小车，测试LEGO光电传感器的距离传感性能。

目的：采用光电传感器进行距离测量。

4.1.4 Lab4 超声波传感器测试

内容：应用超声波传感器线性特征搭建小车，并与障碍物保持一定的距离，测试其线性范围。

目的：确定超声波传感器用于测距的线性特性。

4.1.5 Lab5 超声波传感器位移传感应用

内容：应用超声波传感器闪避障碍物，测试LEGO超声传感器的距离传感性能。

目的：熟悉超声传感器的用途

4．创新实验设计

a.双轮自平衡机器人；

b.碰触传感机器人设计（基于Microsoft Robotics Studio平台）；

c.寻线机器人的仿真和建模及实例（基于Lejos-Osek 设计一个机器人的实例）；

d.自己提出一个合理的项目

5．综合实验说明书要求

编写说明书是综合实验的一个重要组成部分，它反映学生在整个设计过程中的工作表现和能力，编写设计说明书也是培养学生科技写作能

力的一次训练，设计说明书应力求简洁、文理通顺、字迹工整。设计说

明书的内容应包括：

1)实验报告以小组为单位，每人一份

2)实验目的

3)实验要求

4)小组成员分工

5)软件设计，程序流程图，ROBOLAB VI程序及截图

6)调试过程出现的问题及解决方案

7)结论（实验结果，体会与建议等，可附上有创意的小车图片）

8)附机械结构图，算法流程图，数据处理表等等；

9)LEGO硬件结构的设计

10)测试与控制算法以及软件编程；

11)实验结果，测试数据记录，分析；

12)收获、体会，意见及建议；

6．时间安排

《机电一体化创新综合实验》教学计划时间为：日上午，为了使课程设计能按时完成，其时间安排如下：

1)阅读综合实验指导书，了解设计任务和要求，查阅参考资料，2～3天；

2)各班与老师联系上机调试时间

课程设计成绩的评定

1)成绩的评定，根据学生在整个设计过程中的表现、设计和制作水平，动

手操作能力，设计说明书的编写质量等项目的评分综合评定。

2)答辩成绩分优秀、良好、中等、合格和不合格五级

第二部分基础实验

Lab1 光电传感器自动跟踪小车

1.实验目的：

了解光电传感器感光特性；

掌握LEGO基本模型的搭建；

基本掌握ROBOLAB软件；

2.实验要求：

能做搭建比较牢靠的小车模型，能够实现小车沿着黑线行走(实际上是沿着黑线走Z字形)。

3.软件设计：

编写程序流程图并写出程序。程序可参考下图：

4.测试环境：

如图所示：

5.实验步骤：

1)搭建小车模型，参考附录步骤或自行设计(创新可加分)。

2)用ROBOLAB编写上述程序。(也可以自己编程序)

3)将小车与电脑用USB数据线连接，并打开NXT的电源。点击

ROBOLAB的RUN按钮，传送程序。

4)取有黑线的白板，运行程序，观察小车的运动情况，不断的调试，力

求沿黑线走得越快越好。

6.实验报告要求：

●实验目的

●实验要求

●小组成员分工

●软件设计，程序流程图，ROBOLAB VI程序及截图

●调试过程出现的问题及解决方案

●结论（实验结果，体会与建议等，可附上有创意的小车图片）

7.注意事项：

●光电传感器对环境光较为敏感，现采用直接采光装置，提高对环境的适

应度。另外，采用光电传感器的自身光源，最大限度的减少环境光对实验的不利影响。

●小车在行进之中，并不能保证轨迹完全沿着黑线行走，而是沿着黑线走