机电一体化模块

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1、 目录 一、一、 创新模块单元及搭建基础创新模块单元及搭建基础 . 1 二、能力风暴二、能力风暴 AS-UII 基础基础 . 8 三、多功能扩展卡使用说明三、多功能扩展卡使用说明 . 12 四、程序编写及下载四、程序编写及下载 . 14 1 一、创新模块单元及搭建基础一、创新模块单元及搭建基础 1.1 机械模块分类 分为结构件、结构连接件、传动件 1.1.1 结构件：提供刚度和支撑的零件(8 种)，如图 11 包括立方体、半高立方体、1，2，3，4 号平板、1 号小平板、梁 图 11 1.1.2 结构连接件：连接固定作用（9 种） 包括立方体连接件、T 形连接件、L，H 型连接器、方管、圆轴、

2、微型 A 型连接器、5 孔梯 1）立方体连接件 立方体连接件用于连接两个六面立方体。 图 12 立方体连接器 2） T 型连接件 T 型连接件的现实对应物是钉子，可分为长插销和短插销两类：其中长插销用于导轨梁 与面之间的连接；短插销用于点与面之间的连接或面与面之间的叠加连接。 图 1-3 T 型连接件（短插销、长插销） 3） L 形连接件 L 型连接件的现实对应物是角铁，可用于面之间的垂直连接或点与面之间的连接。 2 图 14 L 形连接件 4） H 形连接件 H 型连接件用于平行连接平面或水平连接扩展平面。 图 15 H 形连接件 5） A 形连接件 A 型连接件可以与轴相连接，起垫片或固定

3、的作用。它也可以连接平面与轴，分为小 A/小特 A/中 A。 图 16 A 形连接件 1.1.3 传动件：传递运动 包括 5:1 减速齿轮箱、1:1 带轴转向齿轮箱、丝杠、34 齿齿轮、蜗杆、14 齿耦合器、 齿条、轴承、方轴、轮轴、导向轮 1） 轴与轴耦合 轴是典型的机械传动件，有长方轴、短方轴；长八棱轴、短八棱轴；2 节自由轴和轴耦 合器件之分。 图 17 轴与轴耦合 2） 轴承 轴承座可嵌入平面方孔中，适合方轴、八棱轴；也可承载磁棒。 3 图 18 轴承 3） 导轮与轴承 导轮用于移动部件附着于导轨梁。 圆轴承除用作八棱轴的滑动轴承外， 还可用于固定滑 槽与点、面，用于连接滑槽制作连杆。

4、 图 19 导轮与轴承 4） 齿轮 大型轴 10mm、中型轴 5mm 单层分为：28，20，12 个齿三种 双层：外 28 齿，内 12 齿；自带轴承 图 110 齿轮 5）齿条 齿条可变同向圆周运动为切线方向直线运动， 能与导轨梁结合， 作为梁上运动物体的步 进依托。 图 111 齿条 6） 蜗杆 蜗杆可与齿轮组成大减速比变速器，还可用作方轴的耦合器。 图 112 蜗杆 7） 滑轮 滑轮有定、动之分，可与绞绳配合使用。 4 图 113 滑轮 8） 轮毂与轮胎 轮毂可用作绞盘轴，可与轮胎结合组成车轮。 图 114 轮毂与轮胎 9） 丝杠与滑槽 丝杠可将旋转运动转变为直线运动，多用于机床工作台的

5、传动。滑槽呈 5 孔梯形，用于 丝杠溜板箱或齿条滑槽、连杆主件等。 图 115 丝杠与滑槽 10） 齿轮箱 齿轮箱有 5：1 减速齿轮箱和 1：1 换向齿轮箱两类。 图 116 齿轮箱 1.2 电子模块 电子模块包括传感器和执行器 1.2.1 传感器：主要用来收集外界信息的， 。 包括磁敏开关、触碰开关、光敏传感器、温度传感器、旋转计数器、电机、灯、电磁铁 1） 磁敏开关 磁敏开关可用作数字开关和行程开关。 图 117 磁敏传感器 2）触碰开关 触碰开关是一个数字量传感器，初始状态为开启。连接到数字传感器的输入口，能开启 和停止一个装置。 5 图 118 触碰开关 3） 光敏传感器 光敏传感器

6、是一个模拟量传感器。 假如它连接到一个模拟输入口， 它能检测外界光线的 强弱。 图 119 光敏传感器 4） 温度传感器 温度传感器是一个模拟量传感器，连接到控制卡上的模拟输入口，检测的范围大约为 560 度。 图 120 温度传感器 5） 旋转计数器 旋转计数器是一个组合传感器，由磁感应开关和一个特殊的含磁铁转子组成。 图 121 旋转计数器 1.2.2 执行器：主要来执行主板发出的动作指令。 包括电机、灯、电磁铁。 1） 电机 直流电机的电压为 12V，功率 7.2W。可在面板上固定；输出轴可接齿轮箱或齿轮，也 可接轴耦合以延长轴距。 6 图 122 电机 2） 灯 指示灯采用六面体结构，

7、有红黄蓝绿白等五种颜色。 图 123 灯 3） 电磁铁 电磁铁通电时能吸住许多小金属。电磁铁能被连接到任何一个 AS 多功能扩展卡的输出 口。请不要连续通电 5 分钟以上。 图 124 电磁铁 1.3.1 连接示范 1 ）两个立方体的连接：a）直接扣在一起 b）用立方体连接器连接 2） 两个面的垂直：用 L 形连接器连接： 图 125 两个面的垂直 3） 两个平面的平行：用 H 形连接器连接 7 图 126 两个面的平行 4） 两个平面的延伸：用 H 形连接器连接 图 127 两个面的延伸 5） 齿轮传动机构的搭建 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

8、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(a） a） 传动类 型 示意图： 图 128 图1-28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 129 图1-29所示传动类型能够改变了旋转运动的速度； 8 二、能力风暴二、能力风暴 ASUII 基础基础 能 力 风 暴 AS-U能 力 风 暴 AS-U 1、机器人使用注意事项： 1.轻拿轻放机器

9、人，防止摔落地面。1.轻拿轻放机器人，防止摔落地面。 2.碰撞环是机器人最易损坏的部件，请注意保护拿放机器人时，应用手指抠住空闲的 传感器孔，不要提持、拉扯、捧托碰撞环。2.碰撞环是机器人最易损坏的部件，请注意保护拿放机器人时，应用手指抠住空闲的 传感器孔，不要提持、拉扯、捧托碰撞环。 3. 串口通信线连接在机器人上时，不要按复位键。否则容易死机。3. 串口通信线连接在机器人上时，不要按复位键。否则容易死机。 4. 机器人在桌面上操作时，不要放在桌边，防止机器人掉地。4. 机器人在桌面上操作时，不要放在桌边，防止机器人掉地。 5. 机器人运动时勿顶住障碍物，否则易造成电机堵转，烧毁芯片。5.

10、机器人运动时勿顶住障碍物，否则易造成电机堵转，烧毁芯片。 图2-1 方式(a)：正确的拿法，手指勾住传感器孔。 方式(b)：错误的拿法，双手捧住碰撞环。 2、能力风暴AS-UII 系统结构 能力风暴AS-UII系统共分为三种：感知系统、控制决策系统、执行系统 2.1 感知系统： 是由随身的各种传感器组成，主要用来收集外界信息。传感器是将力或温度、距离 等各种工业量改变为电信号输出的元件。 能力风暴上用了一下几中传感器： 1） 红外传感器 2） 光敏传感器 9 3） 碰撞传感器 4） 光电编码器 5） 声音传感器 2.1.1 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

11、和红外接收管，看图 2-2 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 10cm80cm ，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。 2.1.2光敏传感器 能力风暴个人机器人上有2只光敏传感器，它可以检测到光线的强弱。 光敏传感器其实是一个光敏电阻，它的阻值受照射在它

12、上面的光线强弱的影响。能力 风暴个人机器人所用的光敏电阻的阻值在很暗的环境下为几百，室内照度下几，阳 光或强光下几十。 图2-2 红外传感器、光敏传感器及声音传感器 2.1.3 碰撞传感器 碰撞传感器是使能力风暴个人机器人有感知碰撞环上的碰撞信息能力的传感器。 机器人的碰撞传感器，相当于我们人类的触觉。它虽然只用了四只碰撞传感器，却能感 知全身碰撞的方位。 图2-3 碰撞传感器 2.1.4 光电编码器 10 光电编码器是一种能够传递位置信息的传感器，它由光电编码模块及码盘组成,分别安装在主动轮内侧和轮子支架内侧,分辨率为33脉冲/转 。 图2-4光电编码器 当码盘随轮子旋转时， 黑条和白条交替

13、经过光电编码器， 反馈的信号状态不同,即构成 一个脉冲。因此360度共产生33个脉冲，轮子直径为65mm。 2.1.5 声音传感器 AS-UII机器人上的麦克风microphone是能够识别声音声强大小的声音传感器。 它能听见的声音频率范围大约是 16Hz20000Hz 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。 2.2 控制决策系统 主要由两部分组成：主板和控制按键 2.2.1主板 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

14、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。 2.2.2 控制按键 图 2-5 控制按键 “开关”“开关”：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“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”“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。 “下载口”“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。 “复位/“复位/ASOS”按钮”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 11 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。注意：在给机器人主板下载程序时，串口通信线连接到机器人时不要摁“复位”按钮，否则容易造成死 机。 “运行”键“运行”键：打开电源后， 按击 “运行” 键， 机器人就可