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“创意之星”模块化机器人技术服务陈业内容提要产品介绍配套资源部件介绍结构件控制卡舵机传感器•软件介绍NorthStar单片机C语言编程比赛介绍产品介绍UP-InnoSTAR™创意之星™机器人套件是一套用于高等工程创新实践教育的模块化机器人套件。是一套具有数百个基本“积木”单元的组合套件包。用这些“积木”可以搭建出各种创新、奇特、实用的机器人，并可为自己搭建出的机器人编程。产品包括：●结构：几十种、数百个精密高强度ABS材质的结构零件，可以任意拼装；●控制：一个8位或32位的控制器，32位控制器采用Linux操作系统，可进行语音、图像处理，可通过无线网络互联，具备USB、以太网等端口；●执行：配有多个CDS55xx系列机器人舵机作为执行器，可作为机器人关节动力或者轮子、履带的动力；●传感：十多种可选的传感器，包括红外、超声测距、光强、灰度、碰撞等传感器。●软件：NorthSTAR集成开发环境支持流程图或标准C语言为机器人编程。配套资源源码全开放结构件及示例构型3D设计图（“\3D模型”）控制器电路、原理图（“\控制器资料汇总\电路图纸”）AVR控制卡源代码（“\控制器资料汇总\AVR控制卡源代码”）PXA270控制卡源代码（“\控制器资料汇总\PXA270控制卡源代码”）•实验指导书和创意之星搭建手册详细介绍了控制器的工作原理以及丰富的例子程序。实验指导书上各种构型的图例说明。配套十二五规划教材——创意之星：模块化机器人创新设计与竞赛四足步行机器人翻滚机器人蛇形机器人双足步行机器人部件介绍套件清单（详见发货配套文档）各种结构件介绍I型结构件，共有3种、30个，都是灰色，ABS材质，结构特点是长条状，具有多个标准孔。零件以大孔的数量命名。“I3”，“I5”，“I7”如下图所示：L型结构件，字母L形状，共有6种，60个，都是灰色，ABS材质，结构特点是字母“L”状，具有多个标准孔。零件以两侧的大孔数量命名。命名如下图所示：部件介绍U型结构件共有7种，70个，都是灰色，ABS材质，结构特点是字母“U”状，具有多个标准孔，零件边缘内侧有加强肋。零件的命名规则如下图所示：舵机支撑构件，15个。灰色，ABS材质，安装舵机容易。部件介绍基础构件，共有3种，4个；机械手组件共有6种，34个。这部分零件是组装机械手爪专用的零件；连接件共有18种，408个。辅助零件：包括螺钉、螺母、垫片及其它辅助零件若干。基本构型舵机动力关节电机总成机械爪传感器的安装部件介绍MultiFLEX™2-AVR控制卡部件介绍AVR控制卡外部接口及电气规范MultiFLEX™2-AVR控制器功能如下所示：ATmega128@16MHz8个机器人舵机接口，完全兼容RobotisDynamixelAX12+8个R/C舵机接口12个TTL电平的双向I/O口，GND/SIG/VCC三线制8个AD转换器接口（0~5V）2个RS-422总线接口(可挂接1-127个422设备)1个无源蜂鸣器通过RS-232与上位机通讯，可选无线通讯模组使用USB接口的AVR-ISP下载调试器部件介绍项目数据说明电池电压6.5~8.4VDC使用2节锂聚合物电池，标称电压7.2V，使用过程电压范围为6.5V~8.4V。充电电压——智能充电器充电，充电过程会自动调节电压，典型值为8V~9V。外接电源12V外接直流稳压电源，电压12V，正常使用电流0~5A。保护反接保护过流保护长时间电源反接仍可能损坏控制器。过流保护生效后，需要重新上电才能工作。静态功耗0.5W无外接设备下的静态功耗。保护电流6~超过此电流后，自动切断。约10秒后才能再次工作。I/O电平低电平GND+1.5V高电平VCC–1.5V数字通讯接口RS-232接口TX，RX，GND三线制数字量输入/输出12个GND/VCC/SIG三线制（SIG可以配置为输入或者输出，在NorthSTAR软件中配置或通过协议配置）。模拟量输入8个GND/VCC/SIG三线制，10位精度。机器人舵机接口8个速率的半双工异步串行总线，理论可接255个机器人舵机，由于供电能力限制，建议同时使用时不超过30个。舵机工作电压等于控制器工作电压。R/C舵机接口8个GND/VCC/SIG三线制（SIG为信号输出），工作电压5V。ISP功能支持GND/RST/MOSI/MISO/SCK五线，配套提供ISP编程电缆。无线通讯支持可选配ZigBee无线通讯模块，57.6KBps。部件介绍MultiFLEX™2-AVR控制器硬件架构AVR接口模块AVR控制卡部件介绍MultiFLEX™2AVR控制卡硬件架构部件介绍MultiFLEX™2AVR控制卡硬件架构部件介绍MultiFLEX™2-PXA270控制卡部件介绍PXA270控制卡外部接口及电气规范MultiFLEX™2-PXA270控制器的详细功能如下所示：MultiFLEX™2-PXA270控制器：完全支持MultiFLEX™2-AVR控制器的全部功能MarvellXscalePXA270@533MHz，32位处理器，16MNOR-FLASH，128MNAND-FLASH，64MSDRAMLinux操作系统4个USBHost，1个100bps以太网端口、Wifi模块插槽（Wifi模块属选配件）1个麦克风接口，1个立体声音频输出接口支持摄像头作为视觉传感器，麦克风作为听觉传感器部件介绍项目数据说明电池电压6.5~8.4VDC使用2节锂聚合物电池，标称电压7.2V，使用过程电压范围为6.5V~8.4V。充电电压——智能充电器充电，充电过程会自动调节电压，典型值为8~9V。外接电源12V外接直流稳压电源，电压12V，正常使用电流0~5A。保护反接保护过流保护长时间电源反接仍可能损坏控制器。过流保护生效后，需要重新上电才能工作。静态功耗1.5W无外接设备下的静态功耗。保护电流6~超过此电流后，自动切断。约10秒后才能再次工作。I/O电平低电平GND+1.5V高电平VCC–1.5V数字通讯接口以太网数字量输入/输出12个GND/VCC/SIG三线制（SIG可以设为输入或者输出，在NorthSTAR软件中配置或通过协议配置）。模拟量输入8个GND/VCC/SIG三线制，10位精度机器人舵机接口8个速率的半双工异步串行总线，理论可接255个机器人舵机，由于供电能力限制，建议同时使用时不超过30个。舵机工作电压等于控制器工作电压。R/C舵机接口8个GND/VCC/SIG三线制（SIG为信号输出），工作电压5V。USB接口4个USB2.0在接口板上有两个对外USB接口，一个USB接口固化为无线网卡专用端口，一个USB接口固化为调试接口以太网接口1个自适应以太网接口音频接口1输入1输出无线通讯支持无线以太网（选配部件）部件介绍MultiFLEX™2-PXA270控制器硬件架构PXA270接口模块AVR控制卡PXA270控制卡部件介绍MultiFLEX™2PXA270控制卡硬件架构部件介绍MultiFLEX™2PXA270控制卡硬件架构部件介绍CDS5516机器人舵机proMOTIONCDS系列机器人舵机属于一种集电机、伺服驱动、总线式通讯接口为一体的集成伺服单元，主要用于微型机器人的关节、轮子、履带驱动，也可用于其他简单位置控制场合。CDS5516的特点如下所示：大扭矩：10Kgf•cm的持续转动输出扭矩，大于20Kgf•cm位置保持扭矩位置伺服控制模式下转动范围0-300°高转速：最高0.16s/60°输出转速在速度控制模式下可连续旋转，调速DC6.5V～12V宽电压范围供电总线连接，理论可串联254个单0.32°位置分辨率高达1M通讯波特率双端输出轴，适合安装在机器人关节0.25KHz的伺服更新率高精度全金属齿轮组，双滚珠轴承兼容RobotisDynamixel通讯协议连接处O型环密封，防尘防溅水具备位置、温度、电压、速度反馈8个CDS5516接口部件介绍UP-Debugger多功能调试器集成了USB-232，半双工异步串行总线、AVRISP三种功能，体积小巧、功能集成度高，是一种可靠且方便的调试设备。通过功能选择按钮可以让调试器的工作模式在RS232、AVRISP、数字舵机调试器之间相互切换。可以对AVR控制器进行串口通讯调试和程序下载，可以对proMotionCDS5516数字舵机进行调试和控制。下载指示灯通讯指示灯USB接口工作模式指示灯模式选择机器人舵机接口舵机电源接口232及ISP接口部件介绍传感器I/O：红外接近传感器霍尔接近传感器声音传感器碰撞传感器倾覆传感器SIG/VCC/GND三线制接口，TTL电平，可以连接到控制器的数字量输入通道。把该通道配置为“输入模式”即可A/D:红外测距传感器温度传感器光强传感器灰度传感器SIG/VCC/GND三线制接口，可以连接到控制器的模拟量输入通道部件介绍其他传感器:超声波测距传感器视觉传感器语音传感器软件介绍MultiFLEX™2-AVR控制器软件的编译和运行用户代码代码库GNUGCC编译、连接HEX目标代码USB接口用户计算机多功能调试器调试接口功能：ISP程序下载RS232调试通过ISP下载将HEX文件烧录到控制器中，复位后开始运行。软件介绍通过FTP将可执行程序传输到控制器中，用户计算机将控制控制器，使程序开始运行MultiFLEX™2-PXA270控制器软件的编译和运行用户代码代码库GNUG++编译、连接可执行文件以太网接口用户计算机软件介绍NorthStar的使用软件的安装流程图编辑流程图保存流程图编译流程图下载功能选项软件介绍选择安装语言欢迎界面许可协议选择安装路径选择安装组件安装进度安装下载工具安装完成安装流程软件介绍新建工程工程设置模块介绍模块操作软件介绍工程设置非自定义构型具有3D功能模拟舵机ID：224-231AD：0——7IO：0——11控制器、构型选择舵机设置AD设置IO设置软件介绍模块介绍程序模块自定义模块功能模块外挂模块模块库软件介绍流程图编辑：模块操作断开连接复制、粘贴添加变量创建、删除设置属性操作软件介绍保存文件打开文件流程图文件的格式为.ns软件介绍编译成功编译出错编译结果软件介绍硬件连接正常下载下载出错下载MultiFlex2-AVR控制器上位机MutliFlex2-PXA270控制器ISP下载器网线软件介绍功能选项编辑功能串口连接网络连接栅格设置控制器网络配置语言切换模块调试软件介绍流程图操作导出hex文件编辑代码代码管理查询传感器调试舵机自定义函数查看帮助软件介绍网络连接网络连接软件介绍栅格设置栅格设置软件介绍硬件连接配置网络网络配置上位机MutliFlex2-PXA270控制器网线软件介绍流程图调试单步模式连续模式运行终止流程图操作软件介绍导出HEX文件导出hex文件软件介绍编辑代码编辑代码软件介绍加载代码保存代码软件介绍MultiFlex2——AVRMultiFlex2——PXA270查询传感器软件介绍MultiFlex2——AVRMultiFlex2——PXA270调试舵机软件介绍添加函数编辑函数保存函数加载函数使用函数软件介绍查看帮助查看帮助软件介绍MultiFlex2——AVR控制器程序开发示例名称：感应灯功能：遮住光敏，LED灯开启；正常光线下，LED灯关闭；逻辑分析：读取光敏所在通道的AD值，判断若低于某个阈值L时，LED开启；否则LED关闭；设备需求：MultiFlex2-AVR控制器一台，电源，光敏一个，LED灯一个；软件介绍编程步骤：1.启动NorthStar；2.新建工程，工程设置中控制卡选择“MultiFlex2-AVR”，构型选择自定义；舵机设置可以跳过；AD设置、IO设置如图，注意需要把IO中相应的通道设置为输出；本例中光敏接在AD通道2，LED灯接在IO通道2；软件介绍编程步骤：1.启动NorthStar；2.新建工程，工程设置中控制卡选择“MultiFlex2-AVR”，构型选择自定义；舵机设置可以跳过；AD设置、IO设置如图，注意需要把IO