实训四搬运车的搭建与控制.docx

1、实训四 搬运车的搭建与控制院系 电子信息工程学院 班级12电气3 姓名 学号 1273 实训名称 搬运车的搭建与控制 实训日期 2014-5-15 一、实训目的1. 学习用实训套件搭建有机械手的轮式机器人2. 轮式机器人的运动控制3. 机械手的动作规划二、实训要求搭建一个如图4.1所示安装有机械手的四轮小车，需要完成如下任务：图4.11. 打开电源开关时小车并不运动，通过按钮（碰撞传感器）启动小车，并按照规定的动作进行。2. 前进5s，前进过程中0号灯亮；左转90，转弯时1号灯亮；再前进5s，0号灯亮；停止前进，所有灯灭。3. 手拿物品接近机械手，所有灯亮（利用红外接近传感器），机械手张开3s

2、后夹持住。4. 后退5s，2号灯亮；左转90，1号灯亮；前进5s，0号灯亮；停止前进，所有灯灭。5. 机械手张开，所有灯亮，放下物品，完成所有任务，机械手恢复原状，等待。6. 再按一次按钮，再次启动机器人重复上面的运动。三、实训设备 MultiFLEX 2-AVR控制器，1块； 多功能调试器、数据连接线及电源线，1套； 舵机，7个； 碰撞传感器，1个； 红外接近传感器，1个； LED灯，4个；第 1 页 共 12 页 指导老师签名 院系 电子信息工程学院 班级12电气3 姓名 学号 127303 实训名称 搬运车的搭建与控制 实训日期 2014-5-15 小车底板，2个； 橡胶轮子，4个； K

3、D舵机连接件，4个； 机械构型连接件，若干。四、实训内容（一）设计方案搭建一个搬运小车，上有机械手，通过对车轮驱动电机的控制使小车按照既定动作行进，机械手能通过红外接近传感器判断是否开启，并能通过对关节驱动电机的控制按要求完成夹持动作。（二）硬件搭建过程1、调试舵机（1）通过“舵机调试系统”测试舵机是否能正常工作在电机模式和舵机模式；（2）设置舵机的ID跟舵机表面所贴标号一致；（3）将舵机模式设定在中位。2、安装底盘和舵机架连接底板和舵机架，如图4.2所示。图4.2注意：安装舵机架时，需要注意其两端并不完全对称，需要根据实际情况来装配舵机，以保证轮子的对称分布。3、安装舵机：将舵机装入舵机架中

4、中用螺丝固定，如图4.3所示。注意：安装舵机时需要对称分布，不要装反，另外，最好在安装舵机前先插入舵机线，否则装上舵机后，舵机线可能会出现不方便插入的情况。图4.3第 2 页 共 12 页 指导老师签名 院系 电子信息工程学院 班级12电气3 姓名 学号 12 实训名称 搬运车的搭建与控制 实训日期 2014-5-15 舵机与舵机架的连接方式如图4.4所示。图4.44、安装橡胶轮子如图4.5所示将橡胶轮子与舵机连接，并用螺丝钉固定，成图4.6。图4.5图4.6第 3 页 共 12 页 指导老师签名 院系 电子信息工程学院 班级12电气3 姓名 学号 127 实训名称 搬运车的搭建与控制 实训日

5、期 2014-5-15 5、组装机械手（1）如图4.7所示组装一个3自由度机械手，即手掌、腕关节和肘关节。机械手爪的组装和手爪与舵机的连接参照图4.8。三个关节舵机的ID分别为手掌7、腕关节6、肘关节5，并保证该三个舵机在安装前处在舵机模式中位。图4.8（2）把安装好的机械手装到另外一个底板上，如图4.9所示。第 4 页 共 12 页 指导老师签名 院系 电子信息工程学院 班级12电气3 姓名 学号 1273 实训名称 搬运车的搭建与控制 实训日期 2014-5-15 图4.96、安装传感器、LED灯和控制器（1）安装碰撞传感器、红外接近传感器、控制器和LED灯到上底板上，如图4.10所示。图

6、4.10（2）把上下两个底板安装到一起，如图4.11所示。第 5 页 共 12 页 指导老师签名 院系 电子信息工程学院 班级12电气3 姓名 学号 123 实训名称 搬运车的搭建与控制 实训日期 2014-5-15 图4.117、接线（1）将碰撞传感器接到IO11，红外接近传感器接到IO10，LED灯分别连接到IO0IO3。（2）将机械手上的舵机串联后接入控制器上的任意一个机器人舵机接口，将轮子上的4个舵机两两相连，然后接入控制器空余的机器人接口。（3）连接好多功能调试器、控制器和PC机。（4）将直流稳压电源连接到控制器。（三）软件控制流程根据实训任务要求，控制程序流程图如图4.12所示。根

7、据流程图在NorthStar中编制程序。1、新建工程及参数设置（1）打开NorthStar应用程序，新建工程，在“工程设置”界面中选择“MultiFLEX2-AVR”和“自定义”选项。（2）进入“舵机设置”界面，在“当前构型的舵机个数”中填入7。在“当前构型的舵机列表”中，将前4个Mode设置为“电机模式”。（3）单击“下一步”按钮进入“AD设置”，这一步不作设置，单击“下一步”按钮进入“IO设置”界面。单击“完成”按钮进入主界面。2、增加while循环模块拖入一个while模块，放在start和end之间，组成一个死循环，这样可以让整个程序永远运行。3、增加启动开关拖入一个while模块，两

8、个数字输入模块，一个if模块，一个break模块，一个variable模块，组成一个“软”开关。该开关与碰撞传感器相对应，可以实现按钮启动机器人，最后连接各模块，如图4.15所示。第 6 页 共 12 页 指导老师签名 院系 电子信息工程学院 班级12电气3 姓名 学号 127 实训名称 搬运车的搭建与控制 实训日期 2014-5-15 图4.15各图标的属性设置如下：Variable变量，int，io11。Digital Input通道11，io11。While条件11。If条件1io11= =0。4、小车前进要让小车前进，左边舵机的速度应该设置为正值，右边舵机的速度应该设置为负值。（1）拖

9、入一个舵机模块，设置属性如3.16图所示，1、3轮为左前和左后，设置其值为512，2、4轮为右前和右后，设置其值为-512。图4.16（2）拖入一个数字输出模块，选择通道0，输出值设置为0。（3）拖入一个delay模块，延时设置为5000。5、小车左转和前进（1）左转。第 7 页 共 12 页 指导老师签名 院系 电子信息工程学院 班级12电气3 姓名 学号 123 实训名称 搬运车的搭建与控制 实训日期 2014-5-15 再拖入一个舵机模块，设置属性如图4.17所示，ID为1、3的设置值为-512，ID为2、4的设置值为-512。 拖入一个数字输出模块，选择通道0，输出值设置为1。 拖入一

10、个数字输出模块，选择通道1，输出值设置为0。 拖入一个delay模块，延时设置为3000。图4.17（2）前进。 拖入一个舵机模块，按照“步骤4、小车前进”设置。 拖入一个数字输出模块，选择通道0，输出值设置为0。 拖入一个数字输出模块，选择通道1，输出值设置为1。 拖入一个delay模块，延时设置为5000。6、小车停止（1）拖入一个舵机模块，设置1、2、3、4号舵机速度为0，如图4.18所示。（2）拖入一个数字输出模块，选择通道0，输出值设置为1。图4.187、连接各模块如图4.19所示。第 8 页 共 12 页 指导老师签名 院系 电子信息工程学院 班级12电气3 姓名 学号 13 实训

11、名称 搬运车的搭建与控制 实训日期 2014-5-15 图4.198、给机械手增加开关，等待夹持物的到来。参考“3、增加启动开关”，拖入一个while模块，两个数字输入模块，一个IF模块，一个Break模块，一个Variable模块，组成一个“软”开关。该“软”开关通过红外接近传感器来触发，可以实现物体靠近机械手时启动机器人。最后连线的效果图如右图所示。各图标的属性设置如下：Variable变量，int，io10。Digital Input通道10，io10。While条件11。If条件1io10= =0。9、张开机械手（1）打开控制器电源，设置调试器到AVR ISP模式。（2）拖入一个舵机模

12、式，双击打开属性对话框，单击“启动服务”，开始下载服务程序。下载完毕后，从设备管理器查看端口号，在舵机属性对话框的端口号中输入该端口号，然后单击“打开”按钮打开串口，将调试器切换到RS232模式。单击“卸载全部”，关闭所有舵机的力矩输出。（3）用手扳开机械手的钳口到合适的位置，扳动腕关节、肘关节的多节到合适的位置。（4）单击“查询”按钮，开始查询当前舵机位置，舵机位置会滚动显示在窗口中。选中“保存”复选框，保存当前位置到列表中，如图4.21所示。单击“确定”按钮保存设置。第 9 页 共 12 页 指导老师签名 院系 电子信息工程学院 班级12电气3 姓名 学号 1303 实训名称 搬运车的搭建

13、与控制 实训日期 2014-5-15 图4.21（5）拖入一个Delay模块，延时设置为5000。让机械手张开后，有足够的时间等待物体放入钳口。10、夹持物体（1）拖入一个舵机模块，双击打开属性对话框。（2）把待搬运物体放到机械手钳口中，用手扳动机械手的钳口，让机械手夹住物体。（3）单击“查询”按钮，开始查询当前舵机位置，舵机位置会滚动显示值窗口中。选中“保存”复选框，保存当前位置到列表中，如图4.22所示，此处的值根据实际待夹持物体的大小来定。单击“确定”按钮保存设置。图4.22注意：如果“步骤9、张开机械手”完毕后关闭了控制器或者NorthStar，则需要重新打开串口，然后卸载全部舵机后才

14、可以按照“步骤10、夹持物体”操作。如果“步骤9、张开机械手”完毕后下载了其他程序，则需要重新“启动服务”并打开串口。（4）拖入一个Delay模块，延时设置为1000。延时时间根据舵机的速度设定，需要保证舵机能够完成动作。11、后退5s（1）拖入一个舵机模块，设置其参数为“后退”，其设置方法可参考“前进”的设置，只是数值相反。（2）拖入一Delay模块延时设置为5000。注意：此处机械手上的舵机位置必须保持为夹持状态，不能为默认的512。12、左转、前进、回到原处参考“5、小车左转和前进”实现。13、松开机械手恢复原状参考“9、张开机械手”，松开机械手，放下物体。连接各模块，可得夹持和放下物体

15、的流程图如图4.23所示。第 10 页 共 12 页 指导老师签名 院系 电子信息工程学院 班级12电气3 姓名 学号 1203 实训名称 搬运车的搭建与控制 实训日期 2014-5-15 图4.2314、连线、编译、下载（1）连线：按照逻辑连接各个模块。最后所得程序流程图如图4.24所示。图4.24（2）编译程序：在菜单栏中选择“工具”选项，在其菜单中选择“编译”，这时NorthStar开始编译程序。直到出现Compile succeeded字样表示编译成功。如果出现编译错误，则需要根据错误提示修改程序后再次编译。（3）下载：设置调试器到AVR ISP模式，在菜单栏中选择“工具”选项，在其菜

16、单项中单击“下载”按钮，这时NorthStar开始下载程序。下载完成后，程序开始运行。第 11 页 共 12 页 指导老师签名 院系 电子信息工程学院 班级12电气3 姓名 学号 实训名称 搬运车的搭建与控制 实训日期 2014-5-15 15、程序调试把机器人放在场地上，打开让它运行，看是否与任务规划一致，若有不一致的地方，则修改程序，再次编译、下载、运行后查看效果。五、实训小结这个实训项目，让我了解了轮式机器人的控制方法和机械手的工作原理。虽然编程非常困难，但在老师的帮助下我们还是慢慢明白了其中的含义，这次的动手制作，让我非常感兴趣，也让我觉到了上机器人课的乐趣。编程与动手相结合，让我们在快乐中学习，在学习中更深理解。虽然搭建也费了不少功夫，但最终还是搭建出来了，很有成就感，以后我会更加努力，更好的学习机器人这门课程。第 12 页 共 12 页 指导老师签名