实训项目1 认识实验套件

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1、实训项目一熟悉“创意之星”机器人套件一、实训目的（1）熟悉“创意之星”机器人结构套件及控制器、传感器、执行器等部件（2）熟悉NorthSTAR图形化开发环境及UP-Debugger下载调试器的应用二、实训器材计算机，“创意之星”机器人套件，配套光盘等三、实训内容1、结构套件“创意之星”结构件根据功能可以分为7大类：LUI型结构件、连接件、舵机结构件、机械手结构件、履带全向轮结构件、仿人结构件和其它结构件，详见图1.1。LUI型零件和舵机结构件是机器人骨架的主体，通过连接件将其结合在一起构成机器人主体；仿人结构件、履带全向结构件、机械手结构件都是比较专用的零件。图1.1“创意之星”零件汇总2

2、、控制器及电源1）MultiFLEXTM2-AVR控制器MultiFLEXTM2-AVR控制器的处理器是ATMEL公司出品的AVR系列ATmega128单片机。MultiFLEXTM2-AVR控制器功能高度集成，具有众多IO、AD接口，能够控制R/C舵机、机器人舵机，具有RS-232接口和RS-422总线接口，能够胜任常规机器人控制。对照图示1.2，MultiFLEXTM2-AVR控制器功能如下所示：ØATmega128@16MHzØ8个机器人舵机接口，完全兼容RobotisDynamixelAX12+Ø8个R/C舵机接口Ø12个TTL电平的双向I/O口，GND/SIG/VCC三线制Ø8个

3、AD转接器接口(0-5V)Ø2个RS-422总线接口（可连接1-127个422设备）Ø1个无源蜂鸣器Ø通过RS-232与上位机通讯，可选无线通讯模组Ø使用USB接口的AVR-ISP下载调试器图1.2MultiFLEXTM2-AVR控制器功能示意图MultiFLEXTM2-AVR控制器的电气规范如下表所示：表1.1MultiFLEXTM2-AVR控制器的电气规范1）直流稳压电源“创意之星”配置了一个直流稳压电源，电源的输出为8V/5A，峰值电流可达8A。3、传感器“创意之星”配套的传感器有模拟量传感器、数字量传感器、总线式传感器三种，具体如下表所示：表1.2“创意之星”配套传感器的数据类型及

4、电气规范1)红外接近传感器红外接近传感器俗称光电开关。它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。工作原理如图1.3a所示。多数光电开关选用的是波长接近可见光的红外线光波型，因此也称为红外开关。(a)红外接近传感器工作原理(b)红外接近传感器图1.3红外接近传感器及其工作原理如图1.3b“创意之星”机器人所使用的红外光电开关型号为E18-B0，规格数据为：ØVCC：5V。Ø工作电流：小于100mA。Ø输出形式：NPN三极管OC输出。Ø封装形式：工程塑料。红外

5、接近传感器的是开关量传感器，接IO0~IO11的任意一个接口都可以通过NorthSTAR进行数值读取和编程。由于输出是开关量，只能判断在测量距离内有无障碍物，不能给出障碍的实际距离。但是该传感器带有一个灵敏度调节旋钮，可以调节传感触发的距离。“创意之星”套件在出厂前已经将感应触发距离调整到约20cm。2)霍尔接近传感器霍尔效应接近传感器是利用霍尔效应（HallEffect）制成的接近开关，主要用于检测磁性物体。市场上常见的霍尔接近传感器的检测距离为10mm左右。霍尔接近传感器是开关量传感器，接IO0~IO11的任意一个接口都可以通过NorthSTAR进行状态读取和编程，使用方法和红外接近传

6、感器一致。图1.4是“创意之星”使用的霍尔接近传感器，前方突起是传感器的探头：图1.4霍尔接近传感器1)红外测距传感器日本SHARP公司推出了一系列的红外测距传感器（InfraredRangeFinder），用来测量前方物体和传感器探头之间的距离。GP2D12是该系列传感器中的典型。它的输出为：0~2.5V模拟量（电压值随距离变化）；量程范围10~80cm。这个型号的传感器作为大多数微型移动机器人的避碰和漫游测距用传感器都是足够的。另外还可以用于检测机器人各关节位置、姿态等。GP2D12主要是由红外发射器、PSD（位置敏感检测装置）及相关处理电路构成，红外发射器发射一束红外光线，红外光线遇

7、到障碍物被反射回来，通过透镜投射到PSD上，投射点和PSD的中心位置存在偏差值a，GP2D12根据上图所示的a、b、α三个值就可以计算出H的值，并输出相应电平的模拟电压。图1.5GP2D12及其原理图图1.6列出了不同距离下，采用一个16位A/D转换器对传感器的输出信号进行A/D转换后的结果。注意这种传感器的输出不是线性的，也就是说，输出值与实际反射物距离并非成反比或正比关系，在使用的时候，要对传感器的这一特性进行标定，