天津理工大学乐高小车说明书参考文档格式.docx
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课程成绩评价表
姓名
年级专业
工作分工
成绩
胡士星
工程造价05-2班
程序策划设计
吴铁男
调试与修改
潘正
资料收集
颜博
性能(70%)
美观与创意(30%)
一问题的提出
我们开始了解了乐高玩具,和我们需要创新实践的内容,又通过老师了解了关于我们小组在实践中要做些什么,需要完成什么目标等等。
我们小组经过实践内容的了解情况,最终决定我们小组要设计一辆消防车,具体点说就是一辆能够识别方向且当它遇见火源的时候,它能立即识别火源,停止在火源的附近,随后就启动灭火装置,也就是我们消防车上的风扇,将火扑灭。
我们的设计方案就是一辆能够识别方向寻找火源的自动灭火车。
要设计这样的一辆车,我们需要克服很多困难,并且提出对车的很高的要求。
首先我们要搭建一个虚拟的实物现场,有充足的火源。
我们要设计一些具有一定高度的围墙,在把小车放在任何地方,保证小车能找到火源,并且要把火灭掉。
我们要求无人驾驶的灭火车能在设定的环境内自行搜索,寻找到着火点然后在进行灭火,要完成以上任务,灭火车必须具备一些主要的功能。
1)行走功能,灭火车的行走系统可由LEGO低速电机经齿轮传动适当组合进行减速,驱动履带。
为使行走顺畅灭火车应与墙壁保持一定距离,用接近开关,用滚轮机械结构加触动传感器实现。
也就是说当小车判别好方向时,能顺利地行走,直到再次碰壁时,通过碰撞传感器,然后通过程序的改变来实现小车能改变方向。
直到小车到达火源为止。
2)小车还要具备搜索功能,搜索过程中需要判断和选择合适的道路,用触动传感器判断前面是否碰壁该转弯了。
实现转弯的动作用程序控制,当小车碰撞到周围的墙壁的时候,小车先后退少许,再使一边的轮子反转,另一边的轮子转动,使灭火车向轮子反转的一侧转弯。
然后小车在利用行走功能继续向前走。
直到再次碰到墙,再次利用搜索功能进行搜索转弯。
3)火情发现功能,我们在小车上安装了光传感器,根据它来寻找光源。
在搜索过程中根据火的光判断是否有着火点,灭火车在移动过程中要不断进行检测,发现火情:
根据光线的强弱进行判断,用LEGO光感传感器。
为使火情发现得更快、工作更有
效,选择适当时机让灭火车360°
旋转,以便提前发现着火点。
我们用了两个光的传感器使火情发现的更快,定位更加的准确。
4)到达着火现场功能,发现火情并不意味着已经到达现场,只有到达现场才能灭火。
要求灭火车靠近着火点的适当位置,距离太远,无法有效灭火或根本灭不掉,太近则灭火车要被火烧到,造成车辆、仪器损坏(模拟火源则可能被撞倒等)。
这样的问题是我们必须想到的,也是必须要克服的。
经过我们四人和在老师的帮助下,终于解决了这个问题。
我们设计了一个这样的方案——当小车发现火点的时,小车将靠近火点,依靠感光效应,使小车到达一定的距离时候,停止前进,小车将调整准确的位置,完毕后,将停止,在启动灭火装置,将火熄灭。
尽量确保小车不会被损坏。
5)灭火功能,灭火车到达现场后开启灭火装置进行灭火,蜡烛模拟火源。
我们小组设计的灭火设备是风扇。
我们在灭火车的头部安装了一个发动机,搭建风扇,用风力来实现灭火的方法。
二解决方案的选择
我们的灭火车的设计是由两个人来完成的,吴铁男和颜博。
在设计的过程中,我们尝试了很多方案来设计灭火车的基本框架,我们是用皮带装置还是用车轮装置呢?
经过我们的讨论和思考,也考虑到灭火车需要很强的机动性,最后我们达成协议,使用皮带装置,这样小车的行动更加灵活,为小车尽快找到火源提供有利的条件。
皮带装置的灭火车就像一辆坦克一样。
于是我们俩就开始搭建底板,然而我们俩仔细的寻找那些很小的零件,我们尽量使小车比较的牢固。
我们就用了几个比较大的不见平扑在底面。
然后我们就安装齿轮和发动机。
出于全方位的考虑,我们用了两个发动机,固定在底板的中间,再装上一些零碎的部件和皮带,车的整体框架是完成了,然而灭火装置就需要一个发动机,由于材料的有限,我们又向老师借了一个发动机,它是专门负责灭火的。
我们把这个发动机装的车的前面,我们俩认为这样更有利于灭火。
我们俩又在风扇装置的两端的空余地方装上了两个光传感器,这是准确寻找光源用的。
当然车还需要辨别方向,所以要设计一个碰撞结构来改变方向。
当然这种改变方向的装置最好用碰撞传感器了,然而,我们也考虑过用光传感器来辨别方向的,但是为了使程序简单化,车更加的美观,我们还是用了碰撞传感器,碰撞传感器可不是怎么好设计的。
当然我们也根据书上指示来完成碰撞传感器的设计的。
最终我们俩花了两个多小时的时间来完成了车的整体结构的设计,这可是花了我们很大的力气来完成的。
为了使我们的车的外表更美观一些,我们又在车上装了一些装饰品,虽然不怎么时尚,但是我们感觉很不错了。
当我们完成的那一刻,我们很高兴,很自豪,很骄傲,我们终于能自己设计出理想的属于自己的车了。
这是我们从来没有的自豪感。
我们成功了。
为了在这一刻留下纪念意义,我们还和我们的灭火车拍了照片,给以后留下美好的回忆。
三结构拼建
四程序编制
最初程序图(设计思想一)
最初避开程序图:
最初追光程序图:
改进程序图(设计思想二)
最终程序图
最终避开程序与开始的相同!
最终追光程序图如下:
最终灭火程序图:
最终程序流程图
开始→开动A与C电机(车体前进)→判断车前是否碰撞→是:
则反转A与C反转,随机时间(有最大值)以达到左右转向作用→若没有碰撞则直接跳到下一步→进入追光程序→通过容器1和2取得两个光感的数值→分别给容器数值加上一定量→判断1号值是否大于2号容器中的值→若是:
则通过控制电机转动车体→当1号值下降到与2号相等,跳出→若不是,则跳过下一步→判断2号值是否大于1号容器中的值→若是,通过控制电机转动车体→当2号值下降到与1号相等,跳出→若不是,则跳过上一步→进入灭火程序→判断两个光感的值→当其值大于确定阀值时→停止A与C电机,开动B电机(风扇)。
五调试和运行结果
在利用最初的程序时,不知为什么,车体虽然对碰撞的反应非常灵敏,但是当遇到光源时,却很难进入追光程序,而后来,我们又重新单独测试追光程序,效果还不错,对光的反应相当灵敏,但当我们将它放入整个程序时,却又发现了一个致命的错误,即只能对左边的光源有所反应,即向左转,但对右边的光源却视而不见。
整整花了一个整天,才将追光程序调试成功。
当时我们都非常高兴,有一种小小的成就感。
当每一个子程序都正确无误时,就是进行运行阶段了,我们对每个数值都进行了修改和实验,不知进行多少次的测试,最终确定了其数值。
但当第二天运行时,却又发现其数值又不能满足要求,原因是白天和晚上环境不相同的,对光感影响不同,进而影响其灵敏度。
小结
在学习过程中,学生对这门课程十分感兴趣,积极实践,大胆创新;
在实践中学习,在实践中创新,使本课程达到了较好的效果。
经过三周的学习,我们感触颇深。
所以记下来此时我们的心情和所学到的,在多少年以后回味,应该是一件美好的事情。