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模块化教学机器人 实验指导书 少昊科技(北京)有限公司 2012-06-15 目录： 第一课：用上位机程序调试电机 ……………………………………………… 3 第二课：基于光电编码器的巡航 ……………………………………………… 6 第三课：有线键盘控制 ………………………………………………………… 11 第四课：基于超声波传感器的自主漫游 ……………………………………… 13 第五课：基于超声传感器的沿墙行走 ………………………………………… 14 第六课：追色球 ………………………………………………………………… 17 第七课：视觉巡线 ……………………………………………………………… 20 第八课：基于二维码的自主行走 ……………………………………………… 22 第一课：用上位机程序调试电机 简述：可以先把机器人架起来，人为对电机加上一定负载，然后在上位机的软件界面上直接对PID参数进行更改，以观察电机行为以及软件界面上的相应曲线。曲线较理想后，将机器人放到地面行走，根据曲线再调整PID参数，使机器人在地面行走时的曲线较完美。 上位机调试程序 调试程序是在windows操作系统下利用VS2008开发的机器人调试程序。程 序通过串口与电机驱动板通信，通过发送指令对电机进行控制，并且可以获得驱动板的速度反馈，观察到速度响应曲线。 使用说明： 上面是4个选项卡，驱动按键用来选择调试电机驱动，传感器按键用来选择调试传感器系统，图像按键用来选择调试视觉系统，退出按键将退出该程序。当前显示是驱动页面，传感器和图像是为将来升级所用，目前还没有功能。 驱动调试窗口左侧为机器人运动参数设置，中间为机器人运动指令选择按钮，右侧是PID（只有P/I）参数调节。在使用时首先点击机器人驱动初始化按钮（drive_init(1)），然后再点击相应的运动指令按钮, 也可通过点击键盘按键执行不同运动指令。各运动指令对应的键盘按键为指令按钮后部的带下划线的字母。运动指令按钮上各字母分别对应机器人运动指令的名称的首个字母。括号内为该指令所使用的参数。 参数设置说明： 1 drivecomm 电机驱动使用的串口号 2 Acceleration 机器人本体加速度 3 AverageV 机器人本体平均速度 4 VAngle 机器人轴心处速度方向与机器人正前方夹角 5 Omega 机器人本体角速度大小 6 Distance 机器人运行距离 7 Ifright 是否是顺时针旋转 8 LeftV 左轮速度 9 RightV 右轮速度 指令选择说明： drive_init(1),A 初始化电机驱动串口 drive_stop(), 电机停止 DFL(3,2),1 电机直线前进 DBL(3,2),4 电机直线后退 DRV(3,7,2),7 机器人以给定速度原地旋转。 DFD(3,6),W 机器人以给定速度直线前进一定距离停止 DBD(3,6),I 机器人以给定速度直线后退一段距离并停止 DMP(8,9,6),H 机器人以给定左右轮速度运动一段距离并停止 DRLV(8,9,2),G 直接对机器人左右轮速度进行控制 DGDQ(),C 查询从机器人开始运行到当前时刻机器人走过距离 调整PID操作说明： 分别调节左轮、右轮的PID参数，+为增，-为减，P参数的增减幅以0.01为单位，I参数的增减幅以0.001为单位。 点“图像”按钮可显示图像显示界面，观察曲线变化。 上图是上位机调试程序曲线显示界面，两个坐标系分别显示两轮的运动曲线，速度可调区间是[-100,100] ，刻度单位是转/分。驱动板程序中默认参数为P=0.03, I=0.001，P的范围[0.01,0.10],I的范围[0.000,0.009] 通过调节P、I参数，可以动态观察到响应曲线的变化。 其他说明： 参数中设置的前进和后退速度单位均是转/分，角速度的单位为度/秒。 第二课：基于光电编码器的巡航 简述：在上一节课的基础上，学生上位机编程，使机器人按某一设定路径行走。 光电编码器（码盘） 光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。这是目前应用最多的传感器，光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。此外，为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差90°的两路脉冲信号。 基于光电编码器的航迹推演 图 3.1. 里程