认识ASUII机器人.docx
《认识ASUII机器人.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《认识ASUII机器人.docx（45页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
认识ASUII机器人
1章
让你的智能机器人动起来
1
1.1
欢迎进入AS-UII的世界
1
1.2
AS-UII的内部结构
1
1.3
AS-UII的控制按键部分
2
1.4
AS-UII的充电
3
1.4.1
开机充电
3
1.4.2
关机充电
3
1.4.3
更换电池
3
1.5
AS-UII的连接和检测
4
1.5.1
AS-UII的连接
4
1.5.2
AS-UII的检测
4
1.6
对AS-UII进行编程
5
2章
2.1
AS-UII的系统结构
AS-UII的身体结构
10
10
2.1.1
控制部分
10
2.1.2
传感器部分
10
2.1.3
执行部分
12
2.1.4
AS-UII的能源
13
2.2
AS-UII的传动机构
13
2.2.1
齿轮传动机构
13
2.2.2
AS-UII的齿轮箱
14
2.3
AS-UII的动力与驱动
15
2.3.1
AS-UII的动力
15
2.3.2
AS-UII中的直流电机
15
2.3.3
AS-UII的驱动方式
16
第1章让你的智能机器人动起来
1.1欢迎进入AS-UII的世界
我国科学家对机器人的定义是：
“机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器”。
智能机器人是21世纪新的热点,也是一个国家整体实力的显示。
智能机器人是一个多学科的综合，涉及机械设计和制造、传感器、控制与规划、电子电气、计算机与信息处理、通讯、能源、材料、系统工程。
AS-UII是面向教育的新一代智能移动机器人。
AS-UII有一个功能强大的微处理系统和传感器系统，而且它还能扩展听觉、视觉、和触觉，成为真正意义上的智能机器人。
AS-UII是能力风暴大学版机器人，II-表示第二版本。
AS-UII是专门为大学进行课程教学、工程训练、科技创新以及研究服务的新型移动智能机器人。
1.2AS-UII的内部结构
AS-UII的内部结构参见图1-1。
AS-UII结构简图：
上盖
液晶显示屏
主板
传感器
底盘
上面是我的“X”光片，您可以看更清楚，具体各部
分包含什么？
有什么功能？
咱们后面再说来……
1页脚内容
图1-1AS-UII结构简图
1.3AS-UII的控制按键部分
看见AS-UII背后的控制按键部分了吗？
其结构如图1-2。
在这个部分有2个小灯，它
们指示AS-UII所处的状态。
开关按钮图1-2控制按键部分控制AS-UII电源开关的按钮，按此按钮可以打开或关闭机器人电源。
“电源”指示灯按下AS-UII的开关后，这个灯会发绿光，这时可以与机器人进行交流了！
“充电”指示灯当你给机器人充电时，“充电”指示灯发红光。
“充电口”将充电器的相应端插入此口，再将另一端插到电源上即可对机器人充电。
具体使用方
法见“1.4AS-UII的充电”。
“下载口”“充电口”旁边的“下载口”用于下载程序到机器人主板上，使用时只需将串口连接线的相应端插入下载口，另一端与计算机连接好，这样机器人与计算机就连接起来了。
具体使用方法见“1.6”。
“复位/ASOS”按钮这是个复合按钮，用于下载操作系统和复位。
当串口通信线接插在下载口上时，按击
此按钮，机器人系统默认为此操作为下载操作系统；如果你想使用其复位功能则需要将通信线拔下，按击此按钮，机器人系统认为此操作为系统复位。
“运行”键打开电源后，按击“运行”键，机器人就可以运行内部已存储的程序，按照你的“指令”行动。
“通信”指示灯
“通信”指示灯位于机器人主板的前方，在给AS-UII下载程序时，这个黄灯会闪烁，
这样就表明下载正常，程序正在进入机器人的“大脑”即CPU。
1.4AS-UII的充电
AS-UII可以在线充电：
也就是不用取出电池，直接为机器人充电。
图1-3充电器充电示意图
1.4.1开机充电
AS-UII可以一边充电一边活动，这样很方便，不会影响你对机器人进行编程和调试。
您要采用这种方式给AS-UII充电时，只需：
1.将充电器取出；
2.把充电器充电线插入控制按键中的充电插口；
3.另一端充电器电源插头插入标准电源插座上（220V，50Hz）。
1.4.2关机充电
1.5
1000次
AS-UII也可以关机充电。
只需将机器人的电源关闭，按击控制按键中的“开关”键，“电源”指示灯灭就表示电源已经关闭。
这时再用以上三个步骤给机器人充电。
充电小时即可充满。
1.4.3更换电池
电池充满电压8.4V，额定工作电压7.2V，最低工作电压5V。
电池可重复充电以上。
因为AS-UII里用的是锂电池，没有记忆和充爆问题，所以你可以随时充电随时用。
当电池达到使用寿命后，需要更换电池，我们按下面步骤进行：
1.关闭AS-UII的电源；
2.将电池取出，更换电池；
3.重新装上新电池。
1.5AS-UII的连接和检测
1.5.1AS-UII的连接
除了运行AS-UII的情况外，很多情况下AS-UII是要和计算机连接以后使用的。
连接AS-UII是一项基本操作，下面是连接的标准步骤：
1.取出串口连接线。
一头接AS-UII的“下载口”插口，另一头接PC机箱后的9针串
口。
如果你的电脑后面没有空余9针串口，请咨询电脑维护人员。
（可以把暂时不用的设备
移开，腾出一个串口。
）
2.打开AS-UII，按击控制按键中的“开关”键，见到“电源”指示灯发光即可。
3.开机后液晶显示屏LCD显示正常。
如果机器内有其他程序，显示的文字可能会不一样，但在右下侧都会有微微跳动的小太
极图案，表示系统正常。
如果液晶屏是空白的，检查电池是否有电，接触是否良好，请充电
或更换电池。
如果没有小太极图或者小太极图不跳动，说明操作系统没有正常运行，按复位
键重启系统（注意此时拔掉通信线）。
如果系统还不能正常运行，参见附录“常见故障及维
修方法”和“下载操作系统”。
1.5.2AS-UII的检测
双击VJC1.5开发版图标，会要求你新建（或打开）“流程图“或”JC程序“，选择进
入”流程图“界面，这样就进入了图形化编程界面。
在此界面中你可以发现工具栏中有“自检”按钮用，点击此按钮，等待出现“下载成功！
”，说明自检程序已经下载到机器人的操
作系统中。
自检程序下载完毕后，我们可以开始检测AS-UII了。
拔下串口连接线，并将机器人带
到安全的地方（空旷，无障碍平地），进行自检。
在进行机器人自检时，我们可能会遇到
一些传感器部分的应用，如有什么不清楚，可
以先看看第二章、第三章的内容。
按下控制按键中的“开关”按钮，会听到“嘟”一声，LCD上显示出“ASOS2002GrandarAbilityStorms”，同时右下角有太极状的图标在跳，表示AS-UII的系统运行正常。
按位于
控制按键中的“运行”键，机器人就开始自检，LCD上会显示“（AS-UII）IntelligentRobot
Test”，内容如下（一项内容自检完成后，再按运行键，将进行下一项检测内容）：
1.LCD显示是否正常？
1Yes1No
字迹符号显示清晰，16X2个字符不应有缺行、缺列现象。
2.扬声器是否正常？
扬声器所播放的乐曲应清晰1Yes1No
洪亮，无明显噪声。
3.
1Yes1No
光敏传感器是否正常?
女口：
[>>>>>
photoR210L172
表示机器人的左边的光线强。
机器人随光强的不同，LCD所显示左右光敏传感器的感应数值应随光强变化而变
化，其范围为0〜255，光强越弱，数值越大，光强越强，数值越小；左右两光敏传感器在相同光强条件下，数值偏差<10。
4.红外传感器是否正常？
1Yes1No在
前方10cm〜80cm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、右前或者正前）。
女口：
<<<<
IRTest
表示机器人右前方有障碍。
5.
话筒是否正常？
1
Yes
1No
对着AS-UI1嘴部话筒槽孔说话，看
LCD上的>是否增加。
6.
碰撞传感器是否正常？
1
Yes
1No
按动位于机器人下部的碰撞环，在
LCD上能显示表示对应方位的字符。
7.
检测直流电机是否正常？
1
Yes
1No
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。
Motor30L100
Test31R100电机相对转速
可用此检测左右电机的转速差异。
8.光电编码器是否正常？
1Yes1No
机器人左、右轮子分别转动1圈，左右侧光电编码器也分别转动1圈，LCD上显示
左、右光电编码器的计数值应约等于AS-UII的光电编码器分辨率33。
通过以上检测，你可以了解AS-UII各部分的状态。
|
如果你拿到的AS-UII已经被使用过，可能内存里已经没有了自检程序。
请参见下一节“与AS-UII进行交流”中介绍的方法下载自检程序。
1.6对AS-UII进行编程
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开发版运行在Windows95/98和WindowsNT4.0以上版本的操作系统上。
VJC1.5开发版是由图形化编程界面和JC代码编程界面组成的，具体应用参考第四章。
双击桌面上的VJC图标，进入流程图程序编程界面（如图1-4）可以看到VJC1.5开发
版的图形化编程界面是由这样几个部分组成：
菜单栏、工具栏、模块库（包括执行器、传感器、控制、程序模块库）、垃圾箱、流程图生成区、JC代码显示区。
通过点击图形化编程界
面工具栏中的“编辑JC代码程序“快捷按钮就可以切换到JC代码编程界面（如图1-5）
图1-5JC代码编程界面
可以看到VJC1.5开发版的JC代码编程界面是由这样几个部分组成：
菜单栏、工具栏、
编辑窗口、JC信息窗口。
通过点击JC代码编程界面工具栏中的“流程图窗口“快捷按钮就
可以切换到图形化编程界面。
|
首先我们先看看图形化编程界面：
新建程序：
采用模块搭建流程图的形式进行编程。
要编写流程图程序，可以在点击桌面上VJC1.5开发版图标之后出现的初始界面中选择新建“流程图“，这样就进入了一个图
形化编辑界面。
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”一
“新建”，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，见图1-6:
图1-6新建程序菜单、图标
打开程序：
可以选菜单上“文件”一“打开”（或点击工具栏中的“打开“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”一“下载当前程序”来下载当前窗口里的应用程序（或点击工具栏中的“下载“按钮）。
如图
1-7:
图1-7下载当前程序菜单
VJC1.5开发版会弹出如图1-8所示窗口，这时界面中提出两个需要确定的条款，当你确定无误后，1、2两项前端会打勾，然后出现蓝色条码显示编译下载的进程。
若未按提示操作会出现图1-9所示窗口。
图1-8下载窗口
图1-9下载操作不对窗口
下载过程中，
你可以看到控制面板上“通讯”指示灯（黄色）在闪动，表示数据在传送。
如果编译下载都正确，VJC1.5开发版会提示下载成功，如图1-10所示:
图1-10下载成功
下面再看看JC代码编程界面：
新建程序：
在VJC1.5开发版的JC代码编程界面中我们采用JC语言进行编程。
同样
的方法，可以在点击桌面上VJC1.5开发版图标之后出现的初始界面中选择新建“JC
程序“，这样就进入了一个JC代码编辑界面。
如果你还想再新建一个新的程序，那么可以
选择菜单栏中“文件”一“新建”，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，直接新建一个新的JC程序，见图1-6:
打开程序：
可以选菜单上“文件”一“打开”，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能力风暴智能机器人上运行。
可以选择工具栏
里按钮下载当前窗口里的应用程序。
VJC会在JC信息窗口中显示应用程序的编译下载过程。
下载过程中，你可以看到控制板前面的黄灯在闪动，表示数据在传送。
调试程序：
所编写的JC程序如果有语法错误，那么在编译下载时就会在JC信息窗口
中显示程序的语法错误，提示错误可能在程序的第几行（用括号注明），并提示可能的错误
原因。
这样你可以使用工具栏中的!
_■按钮，就会出现跳转对话框，将出错的行数写入此对话框，光标就会自动跳转到该错误行，那么你就可以找出错误，并修改它，再次编译下载,
直到没有编译错误下载成功为止。
可以加快调试过程。
在实际应用中两种编程界面切换是经常用到的，现将编程界面切换方法总结如下：
图形化编程界面切换到JC代码编程界面的途径：
y在菜单栏的“窗口“中选择任一个“JC程序”（常用方法）
y在菜单栏的“编辑“中选择“编辑JC程序代码”
y点击工具栏中“编辑JC程序代码”快捷按钮
y新建打开文件时选择“*.jc”文件
JC代码编程界面切换到图形化编程界面的途径：
y在菜单栏的“窗口“中选择“流程图窗口”（常用方法）
y点击工具栏中“流程图窗口”快捷按钮
y新建打开文件时选择“*.flw”文件
VJC1.5
VJC1.5开发版的详细操作方法请参见《VJC1.5开发版操作手册》或直接查询开发版的帮助。
第2章AS-UII的系统结构
本章分为三个部分主要描述了：
AS-UII的组成部分及其各部分的主要作用，并对AS-UII
的传动机构以及动力驱动系统作了简单的介绍。
2.1AS-UII的身体结构
2.1.1控制部分
控制部分主要是AS-UII机器人的核心组成部分，见图2-1。
从图中我们可以清楚的看
到AS-UII控制部分的主要由以下两个部分组成:
严主板控制按键部分
1.主板一控制按键布置图
图2-1AS-UII控制部分
位于AS-UII“心脏”部位的控制部件是AS-UII的大脑—一主板，它由很多电子元器件
组成，跟人的大脑一样，主要完成接收信息、处理信息、发出指令等一系列过程。
AS-UII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、决断功能则由主板上的众多芯片共同完成。
2.控制按键
位于AS-UII背部的控制面板，是AS-UII机器人运行控制部件，它的组成和主要的控制功能在前面1.3AS-UII的各种反应一节中，我们已做了介绍，这里就不再重复。
2.1.2传感器部分
AS-UII机器人的传感器，如图2-2，主要有以下5种传感器：
1.碰撞传感器
AS-UII机器人的下部放置了一个碰撞系统，保证AS-UII机器人的正常活动。
AS-UII
机器人的碰撞机构能够检测到来自360。
范围内物体的碰撞，使AS-UII机器人遭遇到来自
不同方向的碰撞后，能够转弯避开并保持正常活动。
话筒
碰撞环
光敏传感器红外接收传感器碰撞传感器结构示意图
红外发射传感器
+=光电编码传感器
码盘光电耦合器
图2-2AS-UII感官部分
2.红外传感器
AS-UII机器人的红外传感器共包含两种器件：
红外发射管和红外接收管，看图2-2就
可以发现红外接收管位于AS-UII机器人的正前方，两只红外发射管位于红外接收管的两侧。
红外发射管可以发出红外线，红外线在遇到障碍后被反射回来，红外接收管接收到被
反射回来的红外线以后，通过A/D转换送入CPU进行处理。
AS-UII机器人的红外传感器能
够看到前方10cmr80cm,90°范围内的比210mmx150mr面积大的障碍物，如果障碍物太小太细、或者在它的可视范围以外，它可就没法看到了。
在AS-UII机器人的可视范围内，它的可视距离是可以调整的，具体参见后面传感器部分。
3.光敏传感器
光敏传感器是由两个光敏电阻组成，它位于机器人的正前方。
光敏传感器能够探测光
线，不过在这里我们是让它看见特定的颜色。
我们在AS-UII机器人的光敏传感器罩上了一层滤光纸，通过它的颜色来决定AS-UII机器人能探测什么颜色
的光线。
4.话筒
AS-UII机器人的话筒的功能很强，它可以感受到声音的强弱。
我们知道我们自己的耳
朵并不是所有声音都可以听见的，我们听见的声音在一定的频率范围内，AS-UII的“耳朵”
也是这样，它能听见的声音频率范围跟人能听到的范围大致是一样的，大约是16Hz-20000Hz
的机械波。
AS-UII机器人在听到你的声音命令后，会根据你的指示（由程序事先输入）采取行动。
5.光电编码器
在AS-UII机器人里有码盘和光耦（光电编码器）。
光电编码器主要作为控制的反馈信
号。
光耦通过测定随轮轴一起转动的码盘的转动角度，得出轮子所转动的圈数，从而测定距
离。
2.1.3执行部分
AS-UII机器人的执行部分是指机器人执行具体功能时所要用到的部件，如图2-3
AS-UII执行部分所示，AS-UI艸器人的执行部分共有以下五种：
扬声器
厶*直流电机
主动轮
―及其驱动
机构
导向轮
图2-3AS-UII执行部分
LCD
1.扬声器
AS-UII机器人也可以通过扬声器发出一定频率的声音，也可以通过编程让机器人演奏歌曲。
2.LCD
AS-UII机器人上的LCD可以显示除中文外的各种字符。
利用LCD可以单步显示程序运
行的中间结果。
3.主动轮及其驱动机构
AS-UII机器人的主动轮有两只，能够完成向前直走，向后转弯，左转，右转，原地打转这些平地上的技术动作；正因为有驱动机构齿轮箱的存在，AS-UII才可以利用直流电机
输出的动力。
4.从动轮
AS-UII机器人有2只从动轮，通过安置弹簧，它们可以在垂直与地面的方向上上下移动，保持机器人动态平衡和实现一定的越障功能。
5.直流电机
在AS-UII机器人上有两个直流电机。
2.1.4AS-UII的能源
将AS-UII机器人头朝下翻过来，就能够看到它的底盘下安装有一个盒体，这就是电池。
见图2-4AS-UII的电池。
智能机器人的能量就来自于这个电池。
电池
图2-4AS-UII的电池
2.2AS-UII的传动机构
2.2.1齿轮传动机构
齿轮，顾名思义就像是带了齿的轮子。
齿轮传动机构就是齿轮作为主要传动件的传动机构。
工作时，首先有一只主动轮先转动起来，转动过程中与另一个从动轮的齿一个一个的咬和下去，这个与它咬和的齿轮也会跟着旋转，这样运动就从主动轮传递到从动轮，这叫做齿轮的啮合传动。
齿轮的种类很多，它们通过不同的配合可以实现不同的传动类型，如图2-7传动类型
示意图：
（a）（b）（c）
图2-7传动类型示意图I
图2-7（a）所示的传动类型能够改变运动的形式，齿轮是旋转运动，下方的齿条则是直
线运动；
图2-7（b）所示传动类型能够改变了旋转运动的速度；
图2-7（c）所示传动类型不仅改变了运动的速度而且改变了旋转运动的轴线方向。
222AS-UII的齿轮箱
也许你会感到纳闷了：
为什么齿轮箱里的传动系统不能用一级传动呢？
这是因为如果只用两个齿轮啮合，为了达到改变速度的要求，就必须一个齿轮超小，一个齿轮超大，这样不仅会造成空间上的浪费，并且对小齿轮性能指标的要求也很高。
所以，为了达到一定的传动比，我们有时候需要采用几级传动，一级一级的改变它的速度，直到将输出轴的速度调整到所需要的指标。
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=Z1/Z2Z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：
V输出=V动力源XI
我们在AS-UII机器人上用到的齿轮箱展开图（注：
为了能看的更清楚，我们将齿轮箱展
开，实际情况会略有不同）见图2-8:
图2-8齿轮箱展开图
当然，AS-UII机器人的脚除了齿轮箱以外，还有其他的部件，轴就是其中一个关键的部件。
轴在日常生活中是比较常见的，它依靠轴孔、轴承配合支撑带孔的零件（如齿轮、
涡轮等）并与之一起旋转以传递运动、扭矩或转矩的机械零件。
观察上图，我们可以发现在齿轮
头里有三根轴，它们是齿轮的支架，在整个齿轮传动中，我们根据轴的功能将轴分为三种：
1.输入轴—直接与动力源的输出轴联接；
2.输出轴—直接与其他的相关传动件联接的轴；
3.中间轴—齿轮传动中仅作为齿轮支架的轴。
2.3AS-UII的动力与驱动
2.3.1AS-UII的动力
AS-UII的动力来源于位于机器人底盘内的电池。
电池提供电能，而机器人运动需要的是动能。
这两种能量是怎么转化的呢？
电能转化为动能是利用了一种专门的设备—电动机，这种设备是现代工业必不可少的，
是工业电气化的标志。
2.3.2AS-UII中的直流电机以电为原动力产生机械旋转动力的装置叫做电动机。
电动机如果是依靠直流电源工作，则称为直流电机。
在AS-UII中，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。
直流电机上的电压大小影响它的转速和扭矩。
观察下图：
图2-9直流电动机T-N图
直流电机在一定电压下，如图2-9，在图中12V特性线上取两个点J、K,很明显，
Jn>Kn,JT>KT。
由此我们可以发现转速（n）变小时，转矩（T）增大，这就叫转速与转矩成反比；如果改变电压，则转速转矩线随着电压的变化而向下方移动。
在智能机器人负载一定时（即转矩一定时），降低电压，对应的转速n1、n2不同，n1>n2，这样就可实现电机的调速。
在智能机器人里正是采用改变电机电压的方式来改变电机的转速，叫做脉宽调制。
智
能机器人电机上得到的信号是方波，不同的方波的平均电压不同（如图），我们就利
用这一点来进行AS-UII的速度控制。
采用不同的脉宽调节平均电压的高低，进而调节电机的转速，即脉宽调制（PWMPulseWidthModulation）。
智能机器人上通过主板发脉宽调制信号，通过改变脉冲宽度来调节输入到电机的平均电压。
图2-10不同宽度的方波实现PWM控制
AS-UII的电机是经过减速器将转动传给轮子，将高速转化为低速。
“AS-UII”通过三级
直齿轮传动减速，来满足“AS-UII”运行的速度和转矩。
升级会员 