智能机器人授课

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1、智能机器人 授课方式:边讲课边实验及课程设计,第一部分 入门 机器人基本概念 智能机器人ASU-II的连接与检测,欢迎进入AS-UII的世界,AS-UII有一个功能很强的“大脑”和一组灵敏的“感觉”器官。它不仅可以随着外部环境敏捷地作出反应，而且还可以与你进行交流。它有听觉、视觉、和触觉，它还会象人一样使用动作和声音，来表达与它周围世界互动时的感觉。如： AS-UII会唱歌、会跳舞； 在早晨，他会叫你起床 ； 出去散步的时候他会跟在你后面，边走边唱； AS-UII是我们给机器人起的名字。AS 是abilitystorm的缩写，意思是能力风暴，U 表示大学版，II- 第二版本。,AS-UII的外

2、形结构,图1-1 AS-UII结构简图,AS-UII的控制面板,开关： 控制AS-UII电源的按钮。 电源指示灯：电源指示灯的颜色是绿色。开机时，这个灯会发光，告诉你机器 人已经进入工作状态了！ 充电指示灯：当你给机器人充电时，充电指示的红灯发光。 充电口： 只要将充电器的直流输出端插在充电口上，再将另一端接到 220V电源上即可。 下载口： 使用时只需将串口通信线的一端接下载口，另一端连接在电脑机 箱后面的一个九针串口上。 “复位/ASOS”按钮：这是个复合按钮，用于下载操作系统和复位。,图1-2 控制按键部分,AS-UII的控制面板,复位功能：在机器人运行程序的过程中，按下此按钮，机器人就

3、会中断程序的运行。如果要重新运行程序，须按运行键。 下载操作系统功能：连接好串口通信线，打开机器人电源开关，在VJC1.5流程图编辑界面中选择“工具（T）-更新操作系统”命令，然后按下此按钮，即可下载操作系统。 运行键： 机器人开机后，按击“运行”键，就可以运行最近下载的程序。 通信指示灯：通信指示灯位于机器人主板的前方，是一个黄色的小灯。在给机器人下载程序时，这个黄灯闪烁，表明下载正常，程序正在进入机器人的“大脑”,AS-UII的充电,AS-UII可以在线充电。在线充电又可分为开机充电和关机充电。 1 开机充电 AS-UII可以一边充电一边活动，充电时，只需： (1) 将充电器取出； (2)

4、 充电器直流端接机器人充电口； (3) 充电器另一端插在标准电源插座上（220V，50Hz）。 2 关机充电 AS-UII也可以关机充电。按上述三个步骤给机器人充电。关机充电1.5小时即可充满。,AS-UII的连接和检测,1 连接串口通信线 连接串口通信线是一项基本操作，下面是连接的标准步骤： 取出串口通信线。一 端接AS-UII的下载口 ，另一 端接电脑机箱后的9针串口。 2 运行自检程序 双击VJC1.5图标，在打开的对话框中选择“新建 流程图程序”，进入了流程图编辑界面。 在此界面中你可以发现工具栏中有“自检”按钮，点击此按钮，即可下载自检程序。,AS-UII的连接和检测,自检程序下载完

5、毕后，我们就可以检测AS-UII了。进行自检时，请拔下串口通信线，将机器人带到安全的地方（空旷，无障碍平地，2米2米大小即可）。 按下机器人电源开关，会听到“嘟”的一声，LCD上显示出“ASOS2002 Grandar Ability Storms”，同时右下角有太极状的图标在跳。太极图跳动表示AS-UII的系统运行正常。按一下“运行”键，机器人就开始自检了，LCD上会显示“ AS-UII Intelligent Robot Test” 。 自检内容共有八项，一项内容自检完成后， 再按一下运行键，将进行下一项检测内容。下面就让我们逐项看一看：,AS-UII的连接和检测,1. LCD液晶显示是否

6、正常？ Yes No 字符显示清晰，162个字符不应有缺行、缺列现象。 2. 扬声器（喇叭）是否正常？ Yes No 扬声器所播放的乐曲应清晰洪亮，无明显噪声。 3. 光敏传感器是否正常？ Yes No 左右光敏传感器的感应数值随光强不同而变化，其范围为0255。光强越弱，数值越大，光强越强，数值越小。在相同光强条件下，左右两光敏传感器数值偏差小于10。 如：（photo L172 R210 ）表示左边的光线强。,AS-UII的连接和检测,4. 红外传感器是否正常？ Yes No 在前方10cm80cm范围内，有A4纸大小的障碍物时，在LCD上会有“”符号显示，并指明障碍物所在的方位（左前、右

7、前或者正前）。 如： IR Test 表示机器人右前方有障碍。 5. 话筒是否正常？ Yes No 对着AS-UII话筒槽孔（蜂窝状小孔）说话，看LCD上的 是否增加。 6. 碰撞传感器是否正常？ Yes No 按动机器人下部的碰撞环，在LCD上能显示碰撞方位（英文）。,AS-UII的连接和检测,7. 检测直流电机是否正常？ Yes No 机器人可移动、转弯，同时在LCD上显示光电编码器累计计数值和瞬时电机转速。如： Motor 30 L 100 Test 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。 8. 光电编码器是否正常？ Yes N

8、o 机器人左、右轮子分别转动1圈，轮子内侧码盘也随之转动1圈，LCD上显示光电编码器的计数值约为 33。轮子连续转动，LCD上则显示光电编码器的累计计数值 。,VJC1.5编程软件简介,图形化交互式C语言（简称VJC）是用于AS-UII的专用开发系统。VJC1.5 由流程图编辑界面和JC代码编辑界面组成 。 双击桌面上的VJC1.5图标，进入流程图编辑界面（如图1-4），可以看到这样几个部分 ：菜单栏、工具栏、模块库（包括执行器模块库、传感器模块库、控制模块库和程序模块库）、垃圾箱、流程图生成区、JC代码显示区。通过点击工具栏中的 “编辑JC代码程序” 快捷按钮（界面切换按钮）可以切换到JC代

9、码编辑界面（如图1-5）。,VJC1.5编程软件简介,VJC1.5编程软件简介,VJC1.5编程软件简介,我们先看看 流程图编辑界面： 新建程序： 要编写流程图程序，可以在流程图生成区直接编写 。如果编辑过之后，还想再新建一个程序，那么可以选择菜单栏中“文件新建”命令，也可以利用工具栏里的“新建”快捷按钮，直接新建一个新程序,VJC1.5编程软件简介,打开程序：可以选择菜单栏上“文件打开”命令（或点击工具栏中的“打开”快捷按钮），来查看或编辑以前保存的程序。 下载程序：写好的应用程序必须下载到AS-UII上运行。可以选择菜单栏中“工具（T）下载当前程序”来下载程序（或点击工具栏中的“下载”快捷

10、按钮）。如图1-7。,VJC1.5编程软件简介,下面再看看JC代码编辑界面： 新建程序： 可以在JC代码编辑界面中直接编写JC代码程序。如果你还想再新建一个程序，那么可以选择菜单栏中“文件新建”命令，然后在新建的窗口里编写程序。你也可以利用工具栏里的“新建”快捷按钮，直接新建一个JC代码程序，见图1-5。 打开程序：可以选择菜单栏上的“文件 打开”命令，来查看或编辑以前保存的程序。 下载程序：写好的应用程序必须下载到机器人上运行。可以选择菜单栏中“工具（T）下载当前程序”来下载程序。,第一个VJC程序，Hello robot！,用VJC1.5的流程图为机器人编写第一个程序 ，在能力风暴的液晶显

11、示屏LCD上显示“Hello，robot!” a) 点击工具栏中的“新建”按钮，新建一个程序； b) 用鼠标将“执行器模块库”中的“显示”模块拖入到流程图生成区，放在主程序模块正下方，看看“主程序”模块与“显示”模块之间是不是有箭头连接，有则说明连接上了，否则再调整一下“显示”模块的位置； c) 右键点击“显示”模块，就会出现如图1-11所示的对话框，请将显示信息由HI改写为Hello，robot!设定完毕，按“确定”；,第一个VJC程序，Hello robot！,d) 在“程序模块库”中选择“结束”模块，将它连在“显示”模块之后，这样整个程序就编写完成了； e) 将机器人与计算机连接起来；

12、f) 将机器人的“开关”按钮打开，使机器人处于开机的状态； g) 按VJC界面中的“下载”按钮，待看到“下载成功！”字样时，取下串口通信线，按机器人 控制面板上的“运行”按钮，机器人的液晶显示屏上就会显示出Hello，robot!,第一个VJC程序，Hello robot！,void main( printf(“Hello robot!n“); ,例: 要求：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，再在原地以功率80旋转1秒。 1 编写流程图 a) 用鼠标将“执行器模块库”中的“ 直行”模块移到流程图生成区，并与“主程序”模块连接上； b) 右击“直行”模块，在弹出的对

13、话框中输入速度为100、时间为3秒； c) 再用鼠标将“执行器模块库”中的“直行”模块移到流程图生成区并连接在第一个“直行”模块的下面；,d) 设置第二个“ 直行” 模块， 在对话框中输入移动速度为-60、时间为5秒； e) 再将“执行器模块库”中的“转向”模块连接到程序中，在模块上点击右键，在弹出的对话框中设置速度和时间分别为：80和1 f) 再将“程序模块库”中的“任务结束”模块移入到流程图生成区，并连接在程序的末尾。,2 保存源代码程序 点击工具栏中的“保存”按钮，输入文件名，按“确定”，即可将编好的程序保存起来。 3 程序下载 在菜单栏里“工具（T）”选项卡中选择“下载当前程序”，就会

14、出现“智能下载程序”对话框，并显示下载进程， 待出现“下载成功！”字样， 程序就已经下载到能力风暴里了。 4 运行程序 将串口通信线取下，将机器人带到宽敞平坦的地方，按机器人身上的“运行”键，能力风暴智能机器人就会运行程序，快速前进3秒，再后退7秒，然后再旋转1秒。,第二部分 机器人结构及传感器,AS-UII的身体结构,控制部分主板和控制面板 主板控制部分主要是指我们在和AS-UII机器人进行交流时，对它进行直接操作的部件，见图2-1 。AS-UII的控制部分主要由以下两个部分组成：主板和控制面板。 1.主板 主板是AS-UII的大脑 ，它由很多电子元器件组成。跟人的大脑一样，它在控制身体的运

15、动时，要完成接收信息、处理信息、发出指令等一系列过程。 机器人的大脑有记忆功能，这主要由主板上的内存来实现。至于“大脑”的分析、判断、决策功能则由主板上的众多芯片共同完成。,AS-UII的身体结构,2.控制面板 位于机器人背部的控制面板，是机器人的按钮和接口集中的地方。 感官部分传感器 感官部分是AS-UII机器人用来同环境进行交流采集环境信息的一组器件，我们称之为传感器。AS-UII上用到的传感器有以下5种：碰撞传感器，红外传感器，光敏传感器，话筒，光电编码器。 1. 碰撞传感器 AS-UII机器人的碰撞传感器能够检测到360范围内的碰撞，使AS-UII机器人遭遇到碰撞之后，能够转弯避开，或

16、作出其它反应。,话筒,碰撞环,光敏传感器,红外发射管,红外接收模块,碰撞传感器 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。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,用流程图编一个碰撞检测程序，要求在LCD上显示： bmp_1=0 （表示此时没有碰撞） 若左后方受到碰撞，LCD上显示： bmp_1=4 bmp_1=1左前，bmp_1=2右前，bmp_1=4左后，bmp_1=8右后 1.进入VJC的 流程图编辑界面，将“控制模块库”中的“永远循环”模块拖入到流程图生成区，并与“主程序”模块相连； 2.将“传感器模块”库中“碰撞检测”模块连接到循环体内部，见图3-5；,能力风暴传感器-碰撞传感器,3.将“执行器模块库”中的“显示模块”