项目一、机器人的运动控制一、项目目标:1.熟悉MT-UROBOT机器人的运动机构2. 了解MT-UROBOT的驱动原理3. 理解调速原理4. 掌握软件控制方法，学会编写自己控制程序二、项目描述：1. 机器人的运动机构两个主动轮，金属铝芯、橡胶外胎MT-UROBOT机器人的主动轮有能够 完成向前直走，向后转弯，左转，右转，这些平地上的技术动作；驱动机构由直 流电机和减速比约为30： 1的齿轮箱构成，齿轮减速箱将直流电机输出的扭矩和 转速转化为机器人可以需要的扭矩和转速动力强劲，效率高，噪音小从动 轮为一万向轮从动轮子与两个主动轮构成稳定的三角形结构支撑整个本体如图:图1.1在没有未经减速齿轮变速的直流电机可以运行在8000〜12000转/分，MT-UROBO机器人的直流电机的转速为8000转/分速度虽然高，但是驱动力 很小，所以这里我们采用了减速齿轮箱,来增加转矩对于改变速度的传动形式来说，就有一个传动比的概念对于齿轮传动，传 动比可以用两个齿轮的齿数来定义：I Z. / ZZ1为主动齿轮的齿数，Z2为被动齿轮的齿数输出的速度可表达为:输出 动力源2. 驱动电路直流电机上的电压大小影响它的转速和扭矩差动方式是指将两个有差异的或独接口电源，控制线立的运动合成为一个运动。
当我们把两个电机的运动合成为一个运动时，这就成了差动驱动也就是两个直流电机各有一个独立驱动板驱动板如 图动打电流反馈接口 -稳压芯片编码器接口-接直流电机图1.2驱动芯片为LMD18200,有3A连续工作电流，6A的最大电流，非常高的转 换效率和纹波特性，并且具有过流、过热保护，电路原理图见用户手册图3.29电源芯片LM2577T— ADJ，采用电池升压稳压电路，有效地提高了电机在电池电压变化过程中的效率和稳定性，电路图见用户手册图3.28再驱动板上有一个 驱动电流反馈接口，把它接到扩展板上的AD端口就可读出此刻驱动器上的电 流3. 直流电机调速原理直流电机将轴的旋转运动输入到齿轮箱，然后齿轮箱的输出轴控制轮子转 动，从而驱动整个机器人的运动电机的运动速度与加在其上的电压有直接关系直流电机上的电压大小与转速和扭矩关系详见用户手册图2-11直流电机的速度控制一般采用PWM(Pulse Width Modulation，脉冲调宽信号)波来实现，其基本原理是，在一定频率下，调节脉冲宽度等效改变施加于直 流电机的平均电压，从而改变电机的转动速度a) (b)图1.3如图1.2 (a)是占空比是50%的pwm波，把它加在直流电机两端相当于加 在5v电压如图1.2 (b)。
在MT-UROBOT中把机器人的速度是把0〜12V电压量化为0〜1000的数 值范围，如果我们给定机器人的速度为500时，相当于给电机6V电压时的速度三、程序举例：程序功能：机器人的原地加速旋转机器人的原地旋转速度从100加到800然 后停下，调用的函数说明：move(—200, 200, 0)运动控制函数，一 200指左轮运动速度，运动方向向后，200为右轮速度，向前运动0 指的是扩展电机速度参数，因为没有用到扩展电机故速度为零 sleep(50);等待函数，50为等待的时间，单位为毫秒流程图：图1.4参考源程序：#include #include "ingenious.h" void main(){int i,j;for(i=200;i<800;i++){巨move(i,-j,0);sleep(50);}stop();}五、练习题读者可以尝试写一写，a、机器人走正方形b、机器人变速前进项目二、机器人的避障、项目目标:1. 了解大学版机器人传感器分布2. 了解机器人扩展板上的硬件接口3. 熟悉常用避障传感器原理二、项目描述：1. 综合叙述机器人的智能性的表现，主要包括对外界环境的感知能力和逻辑思维、决 策判断能力。
处理器就是机器人的大脑，但在我们给他下载程序前，这个大脑 是一片空白，我们的写程序就是赋予机器人一定的智慧机器人对外界环境的 感知完全依赖于传感器在我们大学版机器人本体主要有以下几种传感器：红 外传感器、远红外传感器、光敏电阻、碰撞传感器、在机器人本体上分布如图2.1碰撞传感器安装在碰撞环内，前面三个，后面两个2.传感器红外传感器：红外传感器一般成对使用，由红外发射和红外接收传感器构成红 外发射二极管顾名思义就是发射红外线的二极管红外接收管就是对红外光这个 波段很敏感的光电二极管它的光谱范围700nm〜1000nm，940nm时光敏度最高 因其只对特定波段的光敏感，所以有较好的分光灵敏度，可避免受到灵敏度以外 光信号的干扰同理，远红线传感器对波长在6.Al000〃m光较敏感光敏电阻：是一种对特定波长光照敏感的电阻在光照下产生载流子，经外加电 场作用形成漂移运动，电子和空穴分别向电源正极和负极移动参与导电，从而是 电阻值下降阻值受温度影响较大，一般低温下敏感度较高，高温下敏感度较低 常用的制作材料为硫化镉（CDS），用此材料做成的光敏电阻它感受光的波段和 人眼相近碰撞传感器：实际上就是3.扩展板上接口一个行程开关，它通过接触碰撞产生一个开关量。
AD8AD1— ，DO5DI1DO1图2.2扩展板上八个AD （模拟量输入）接口，从AD1到AD86个DI（数字量输 入）接口，DI1〜DI65个DO（数字量输出），DO1〜DO6光敏电阻，远红外接在 AD接口上，红外发射传感器接在DO上，红外接收接在DI上碰撞传感器接 在DI接口上4. 机器人的避障原理在机器人本体上有三个红外发射二极管，分布在机器人的两侧和中间一个 接收传感器在中间三个发射管轮流发射红外线当红外光遇到在其探测范围内 的障碍物，并与障碍物构成一定角度时，便有光反射到接收传感器红外线探测 距离10cm 80cm 90°范围内的比210mmx150mm面积大的障碍物在传感器的 上有一个可变电阻可以通过调节电阻来调节红外线发射距离碰撞传感器在接触 到障碍物时，会向CPU发送一个电平信号，而光敏电阻在避障时只是做为一个 辅助判断四、程序举例：程序功能:用红外传感器实现避开障碍物的功能用到的函数IR_CONTROL（6,1）, 函数参数的意义：6表示红外接收传感器接在DI6上，1表示这红外发射接在DO1 上这个函数有一个返回值，返回为0时说明遇到障碍物，否则返回为1实现 的避障基本思路：左边红外探测到有障碍向右转，右边探测到障碍时向左转，当中间或者中间和左右边任一个探测到障碍时，先退后再向探测到障碍物方向相反 的方向运动。
1.流程图图2.32.源程序五、练习题1. 尝试写一个碰撞传感器避障的程序2. 将碰撞传感器和红外测障结合起来写一避障程序项目三、机器人的寻迹一、 项目目标：1. 掌握寻迹原理2. 掌握MP3扩展卡的使用3. 寻迹传感器原理二、 项目描述：1. 综合叙述在自主式智能导航系统中，机器人要实现自动导引功能就必须要感知引导 线，即常说的“寻迹”，这相当于给机器人一个视觉功能他能沿引导线运动引 导线采用与地面颜色有较大差别的线条作引导寻迹传感器安装在机器人的底 部，用来探测引导线的位置信息，并把它传输到CPU中处理，CPU根据传感器 传回引导线的位置信息来调整电机的运行速度，从而达到调整机器人运动姿态的 目的在引导线上某些位置加上特定的标记，使机器人能在这些点能够停下来， 播放一段音乐或是语音后继续语音部分通过外接一个MP3播放卡来实现2. 传感器寻迹传感器是一对光电二极管一个发射管，一个接收管当发射光照射到 不同颜色物体上时所吸收强度不一样，导致反射光强度不一样，这样对不同颜色 接收管接收的光强度也不一样传感器如下图：图3.1传感器上的可变电阻，可以调节发射红外线的强度3.MP3播放卡MP3播放卡的功能与我们用的普通的MP3功能基本相同，内存为256MB。
它与机器人之间通过串口通信播放卡的通信协议如下：波特率：9600bit/s, 一位起始位，一位停止位指令间隔最少为15ms每个指令是1字节1.指定播放第几首第几首（<128 >0）（即小于128的数都是播放第几首）返回：第几首发播放指令，若15MS未收到返回，再要重发播放指令9. FLASH总空间和剩余空间0x8C/0x8D （0x8C3总空间，0x8D3剩余空间）返回两字节：M*256+m （以M（兆）为单位）10.停止快进快退0x8e返回：0x8e11.停止播放0x8F （可以控制：“播放”“录音”）返回：0x8F13.取得音量值：0x90返回：音量14 .上一首/下一首0x91/0x92返回：0x91/0x9215.查询总歌曲数0x932.读回当前歌曲的总时间返回：0x81 秒3.查询状态返回：12356780x82停止 暂停 播放 求曰 快进 快退 删除4.查询当前曲目播放的时间0x83返回两字节：分秒5.暂停/播放返回：0x840x846.音量返回：0x85/0x860x85/0x867.快进退返回：0x87/0x880x87/0x88要删除一首，要先发停止命令，返回0则不成功。
A-B重复8.（0x853 音量 + , 0x863 音量-）0x89返回： 0x89第一次设A点第二次设B点第三次正常播放注：在播放状态下才有此功能返回： 歌曲数（1个字节）16.查询当前歌曲号0x94返回： 当前歌曲号（1个字节）17.设置播放速度 0xA0+速度可在0 — 24之间变化，正常播放时的速度值为12返回：0x8F 00 0xAA 校验和——成功19. 设置EQ音效值 0xB0 + EQ1自然；2重低音；3摇滚4爵士； 5流行；6柔 和；7古典返回：0xB0 + EQ20. 设置循环值 0xC0 + REPEAT1单曲播放到尾；2单曲循环；3全部播放4全部循环; 返回：0xC0 + REPEAT下载到MP3播放卡中的歌曲一般为mp3格式在播放卡中对歌曲的排序是依据 拷贝到FLASH中歌曲的先后顺序来的第一次拷贝到播放卡中的即为第一首歌曲 歌曲的音量最大为63三、程序举例程序功能：在白色的地面上，贴黑色引导线，在黑色引导线上做一些位置标记， 这里的位置标记为一条比两传感器位置宽的黑线，这样当两个传感器同时检测到 黑线时，机器人就认为这是一个停留点机器人沿着黑色引导线运动，并在标记 处停留并播放语音信号。
这个程序我们可以把它分成两部分来做，一部分是寻迹 部分，另一部分为与MP3通信部分，即MP3播放卡的控制程序中用到的函数：serial_init(9600):串口初始化，设置串口波特率serial_send(2,t)：串口发送数据函数，2为串口号，在机器人的扩展板一共有两个 串口t为串口发送的内容serial_receive(2)：串口数据接收函数2为串口号，如果是接收来自串口 1 数据时，把函数改为ser。