《移动机器人综合实验》实验指导书

《移动机器人综合实验》实验指导书郭健谢蓉华编写南京理工大学自动化学院1目录实验一机器人U-II测试.........................................................................................2实验二机器人传感器实验..................................................................................8实验三机器人运动控制实验..................................................................................15实验四机器人避障实验.........................................................................................20实验五机器人路径导引实验..................................................................................232实验一机器人U-II测试一.实验目的1、熟悉AS-UII机器人的组成结构和工作原理；2、熟练操作使用AS-UII机器人；3、掌握AS-UII机器人各项基本功能。二.设备清单每组学生拥有一套机器人实验课程专用套件。上课期间由组长保管，上课期间遗失或损坏的器件须按原价赔偿。(1)AS-UII智能机器人1台(2)五金工具1套(3)万用表1只(4)《AS-UII使用手册》1本(5)《使用手册》1本(6)VJC1.5安装盘1张三、课堂要求(1)课前认真预习，精心准备。(2)在不损坏器件或愿意赔偿的情况下自由使用器件。(3)不同小组的器件不要混用。(4)课后整理桌面。(5)不在课堂做任何与学习无关的事。(6)课后认真填写实验报告。四、注意事项(1)运行前充饱电，能使机器人运行效果更好。(2)轻拿轻放机器人，防止摔落地面。(3)碰撞环是机器人最易损坏的部件，请注意保护。使用机器人时，尽量避免提持、拉扯、捧托碰撞环。(4)没有特殊情况，不要拆卸电池。如果确实要拆卸，应按住电池上的小塑料片，使之贴住池身，以脱离卡槽，然后轻轻拔下来。(5)串口通信线连接在机器人上时，最好不要按复位键。否则容易死机。3(6)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。(7)常见问题的处理，参见《AS-UII使用手册》附录。五、系统检测按下机器人的运行键，机器人开始自检，LCD液晶屏上显示“AS-UIIInteligentRobotTest”：1、检查LCD液晶屏LCD液晶显示屏安装在机器人的外壳上，用于显示各种信息，便于了解程序执行中的情况。显示屏可以显示16×2个字符（每行16个字符，共2行）。显示屏可以显示机器人运行的信息，这一点在以后调试程序时尤其显得重要。自检开始后，LCD显示屏标明的测试项目为“NowTestNO.1”，接着提示“LCDTest”,然后就开始显示字符，如数字、符号、字母等。注意观察LCD显示屏有没有出现黑屏（出现整排兰色条纹）或无字符等现象，如果没有，说明机器人的LCD显示屏是正常的。LCD液晶显示是否正常？YesNo（若不正常，现象为：故障排除方法：）2、喇叭检测第二次按下“运行”键，机器人就开始了第二项检查工作，LCD显示屏标明的测试项目为“NowTestNO.2”，接着提示“PiezoTest”，注意听机器人是否发出声音，声音是否清晰响亮。显示屏上的数字会伴随着机器人的声音不断变化，显示的数字是机器人发出的声音频率。音调越高，显示的数字就越大。喇叭是否正常？YesNo（若不正常，现象为：故障排除方法：）43、光敏检测机器人的光敏传感器安装在外壳上，两只光敏传感器一左一右，用来识别外界光线的强弱。再按一下“运行”键，机器人就开始了第三项检查工作，LCD标明的测试项目为“NowTestNO.3”，其后在LCD上有类似“PhotoL242R248”的提示，其中L表示“左光敏”，R表示“右光敏”，字母后面的数字表示机器人检测到的光线强度值。随着光强的不同，光敏传感器的感应数值也不同，其变化范围为0～255。光强越弱，数值越大，光强越强，数值越小。在相同光强条件下，左右两边光敏传感器的数值偏差应当小于10。光敏传感器测量范围：左：右：光敏传感器是否正常？YesNo（若不正常，现象为：故障排除方法：）4、红外检测红外传感系统也安装在机器人的外壳上，左右两侧一边一只红外发射管，中间一只红外接收模块。红外传感器的作用是检测机器人前方、左前方、右前方是否有障碍物。再按下“运行”键，机器人就开始了第四项检查工作，LCD标明的测试项目为“NowTestNO.4”，其后在LCD出现“IRTest”提示。红外检测的距离设置在30cm左右。将A4纸大小的障碍物分别放在机器人的正前方、左侧、右侧20cm左右，观察LCD值。红外传感器测量值：红外传感器是否正常？YesNo（若不正常，现象为：故障排除方法：）5、检测碰撞传感器机器人的碰撞传感器，相当于人类的触觉。AS-UII虽然只用了四只碰撞传感5器，却能感知全身碰撞的方位。再按一下“运行”键，机器人就开始了第五项检查工作，LCD标明的测试项目为“NowTestNO.5”，其后出现“BumperTest”字样。用手从不同方向触动碰撞环时，LCD就会相应地显示出机器人受到碰撞的方向：用手从正前方挤压碰撞环，LCD显示屏上显示“Front”；用手从正后方挤压碰撞环，LCD显示屏上显示“Back”；左、右、左前、右前、左后、右后方等方向挤压碰撞环，观测观察LCD值。碰撞传感器是否正常？YesNo（若不正常，现象为：故障排除方法：）6、检测运动系统再把机器人放到开阔的平地上（有2米×2米大小即可），按一下“运行”键，机器人就开始第六项检查工作。液晶屏标明的测试项目为“NowTestNO.6”，接着提示“MotorTest”，其后机器人将会移动、转弯，同时在LCD上显示机器人移动的累计“距离”和瞬时电机转速。如系统机载程序默认值为：Motor30L100Test31R100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。系统实际测量值：左电机右电机运动系统是否正常？YesNo（若不正常，现象为：故障排除方法：）7、检测光电编码器第七项检测完成后，把机器人从地上拿起来，再按一下“运行”键，机器人就开始了第七项检查工作，LCD标明的测试项目为“NowTestNO.7”，接着提6示“EncodersTest”。机器人的轮子每转动1圈，码盘也随着转动1圈，LCD上显示的光电编码器的计数值约等于33。即轮子转动1周，光电计数为33。用手分别转动左、右两侧的轮子，观察显示屏上的数字变化情况。（注意：可能碰到的问题：1)机器人运动突然停止，可能是机器人电量不足，请给机器人充电；2)注意不要让机器人运动时顶住障碍物，否则会造成电机堵转，容易损坏驱动芯片。）光电编码器是否正常？YesNo（若不正常，现象为：故障排除方法：）8、检测结束自检程序全部完成后，按一下复位键，机器人就会停止运行。最后关闭电源开关。六、运行表演程序1、安装开发软件把VJC1.5开发版安装光盘放入电脑光驱中,VJC1.5就能自动安装到电脑上。如果未能自动安装，请打开“我的电脑”，打开“光盘”，运行光盘中安装程序“VJC1.5Setup.exe”，然后按照安装向导的提示一步步操作，就可以将VJC1.5开发版安装上了。安装完成后，桌面上会出现VJC1.5图标。2、连接串口通信线将串口通信线的一端与电脑机箱后面的9针串口相连，另一端连在机器人的下载口上。3、下载表演程序单击菜单栏中“工具（T）”选项卡，在弹出的下拉菜单中单击“机器人表演程序”，随后会弹出“智能下载程序”对话框，并显示下载进程。注意观察下载程序是否正常。当对话框中出现“成功下载”字样后，关闭对话框。表演程序就下载到机器人中了。4、运行表演把串口通信线从机器人下载口拔下来，就可以让机器人表演了。机器人表演7程序包含5个程序：(1)电子琴Piano―――从不同的方位触动碰撞环，机器人会发出不同的声音。(2)声与光I'mindark―――在明暗不同的光线下，机器人会发出不一样的叫声。(3)跟我走Follow―――机器人会跟着前方的物体走。(4)走向亮光Gotolight―――如果房间里点着一支蜡烛，机器人就会向蜡烛走过去。(5)三步舞I'mdancing―――机器人跳舞。表演是否正常？YesNo（若不正常，现象为：故障排除方法：)8实验二机器人传感器实验一.实验目的1、掌握AS-UII机器人各传感器工作原理；2、熟练安装3、熟练使用VJC1.5开发软件。二.设备清单每组学生拥有一套机器人实验课程专用套件。上课期间由组长保管，上课期间遗失或损坏的器件须付费赔偿。(1)AS-UII智能机器人1台(2)红外传感器2对光敏传感器4个碰撞传感器4个(3)五金工具1套(4)万用表1只(5)《AS-UII使用手册》1本(6)《使用手册》1本(7)VJC1.5安装盘1张三、课堂要求(1)课前认真预习，精心准备。(2)在不损坏器件或愿意赔偿的情况下自由使用器件。(3)不同小组的器件不要混用。(4)课后整理桌面。(5)不在课堂做任何与学习无关的事。(6)课后认真填写实验报告。四、注意事项(1)运行前充饱电，能使机器人运行效果更好。(2)轻拿轻放机器人，防止摔落地面。(3)碰撞环是机器人最易损坏的部件，请注意保护。使用机器人时，尽量避免提持、拉扯、捧托碰撞环。(4)没有特殊情况，不要拆卸电池。如果确实要拆卸，应按住电池上的小塑9料片，使之贴住池身，以脱离卡槽，然后轻轻拔下来。(5)串口通信线连接在机器人上时，最好不要按复位键。否则容易死机。(6)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。(7)常见问题的处理，参见《AS-UII使用手册》附录。五、红外传感器实验1、工作原理AS-UII机器人配备了2只红外发射管和一只红外接收模块构成红外传感系统，主要用来检测前方、左前方和右前方的障碍，检测距离范围为10～80cm。可以通过调节两个电位器（主板上靠近红外传感器接口的黄色旋钮）来调节左右两个红外的检测距离，顺时针红外发射强，检测距离远，逆时针红外发射弱，检测距离近。逆时针将电位器旋转到底，将关闭红外发射管。红外传感器红外传感器电路图2、安装红外传感器的插针是有方向性的，安装时应注意方向。红外线发射接口IRR和IRL的正极已经标出。插反不会损坏元件，但传感器会不工作。红外线接收模块的正确接法是将紫色线朝向主板中间的缺口。如果插反不会损坏器件，但错位有可能损坏红外接收模块。10红外传感器安装位置图3、编程测试在JC语言中，红外传感器的库函数是ir_detector()，在程序运行过程中，此库函数仅在被调用到时执行一次，即采集数据一次。在JC代码编辑界面中间一行编辑框（JC对话窗口）中输入如下程序块：{while(1){printf(ir=%b\n,ir_detector());wait(0.5);}}按回车，JC能立即编译这一段程序并下载运行，LCD上显示：ir=0（表示此时没有障碍）4、实验用一张白纸分别挡在能力风暴智能机器人的前方、左方和右方，编程进行测试；程序代码：11六、光敏传感器实验1、工作原理能力风暴智能机器人上有2只光敏传感器（见图3-11），在机器人左前和右前方，可以检测到光线的强弱。光敏传感器光敏传感器电路图2、安装光敏传感器是可变电阻，它的接插方式没有方向性，它在主板上的位置如图所示：12光敏传感器安装位置图3、编程测试在JC语言中，光敏传感器的库函数是：左光敏photo(1)，右光敏photo(2)。在程序运行过程中，光敏检测库函数photo仅在被调用到时执行一次，即采集数据一次。在J