實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目1認(rèn)識(shí)試驗(yàn)套件一空白講解

1、蘇州市職業(yè)大學(xué)實(shí)訓(xùn)報(bào)告 院系 電子信息工程 班級(jí) 11 電氣 2 姓名 吳凡 學(xué)號(hào) 117301202 實(shí)訓(xùn)名稱 熟悉“創(chuàng)意之星”機(jī)器人套件 實(shí)訓(xùn)日期 2013 年 4 月 23 日 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?熟悉“創(chuàng)意之星”機(jī)器人結(jié)構(gòu)套件及控制器、傳感器、執(zhí)行器等部件 熟悉 NorthSTAR 圖形化開(kāi)發(fā)環(huán)境及 UP-Debugger 下載調(diào)試器的應(yīng)用 二、實(shí)訓(xùn)器材 計(jì)算機(jī)，“創(chuàng)意之星”機(jī)器人套件，配套光盤(pán)等 三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容 1、結(jié)構(gòu)套件 “創(chuàng)意之星”結(jié)構(gòu)件根據(jù)功能可以分為 7大類： LUI 型結(jié)構(gòu)件、連接件、舵機(jī)結(jié)構(gòu)件、機(jī)械手結(jié)構(gòu)件、履帶全 向輪結(jié)構(gòu)件、仿人結(jié)構(gòu)件和其它結(jié)構(gòu)件，詳見(jiàn)圖1.1。 LUI 型

2、零件和舵機(jī)結(jié)構(gòu)件是機(jī)器人骨架的主體，通過(guò)連 接件將其結(jié)合在一起構(gòu)成機(jī)器人主體；仿人結(jié)構(gòu)件、履帶全向結(jié)構(gòu)件、機(jī)械手結(jié)構(gòu)件都是比較專用的零件。 2、控制器及電源 MultiFLEX TM2-AVR 控制器 MultiFLEX TM 2-AVR控制器的處理器是 ATMEL 公司出品的 AVR 系列 ATmega128單片機(jī)。 MultiFLEX TM2-AVR控制器功能高度集成，具有眾多 IO、AD 接口，能夠控 制 R/C 舵機(jī)、機(jī)器人舵機(jī)，具有 RS-232 接口和 RS-422 總線接口，能夠勝任常規(guī)機(jī)器人控制。 對(duì)照?qǐng)D示 1.2，MultiFLEX TM2-AVR 控制器功能如下所示： AT

3、mega12816MHz 8 個(gè)機(jī)器人舵機(jī)接口，完全兼容 Robotis Dynamixel AX12+ 指導(dǎo)教師簽名 第 1 頁(yè) 共 21 頁(yè) 蘇州市職業(yè)大學(xué)實(shí)訓(xùn)報(bào)告 院系 電子信息工程 班級(jí) 11電氣 2 姓名 吳凡 學(xué)號(hào) 117301202 實(shí)訓(xùn)名稱 熟悉“創(chuàng)意之星”機(jī)器人套件 實(shí)訓(xùn)日期 2013 年 4 月 23 日 8 個(gè) R/C 舵機(jī)接口 12個(gè) TTL 電平的雙向 I/O 口，GND/SIG/VCC 三線制 8 個(gè) AD 轉(zhuǎn)接器接口 (0-5V) 2 個(gè) RS-422 總線接口(可連接 1-127 個(gè) 422 設(shè)備) 1 個(gè)無(wú)源蜂鳴器 通過(guò) RS-232 與上位機(jī)通訊，可選無(wú)線通

4、訊模組 使用 USB接口的 AVR-ISP 下載調(diào)試器 圖 1.2 MultiFLEX TM 2-AVR 控制器功能示意圖 MultiFLEX TM2-AVR 控制器的電氣規(guī)范如下表所示： 表 1.1 MultiFLEX TM 2-AVR 控制器的電氣規(guī)范 第 2 頁(yè) 共 21 頁(yè) 指導(dǎo)教師簽名 蘇州市職業(yè)大學(xué)實(shí)訓(xùn)報(bào)告 院系 電子信息工程 班級(jí) 11電氣 2 姓名 吳凡 學(xué)號(hào) 117301202 實(shí)訓(xùn)名稱 熟悉“創(chuàng)意之星”機(jī)器人套件 實(shí)訓(xùn)日期 2013 年 4 月 23 日 直流穩(wěn)壓電源 “創(chuàng)意之星”配置了一個(gè)直流穩(wěn)壓電源，電源的輸出為 8V/5A ，峰值電流可達(dá) 8A 。 3、傳感器 “創(chuàng)意

5、之星”配套的傳感器有模擬量傳感器、數(shù)字量傳感器、總線式傳感器三種，具體如下表所示： 表 1.2 “創(chuàng)意之星”配套傳感器的數(shù)據(jù)類型及電氣規(guī)范 紅外接近傳感器 紅外接近傳感器俗稱光電開(kāi)關(guān)。 它是利用被檢測(cè)物對(duì)光束的遮擋或反射， 由同步回路選通電路， 從而檢測(cè)物體 有無(wú)的。 光電開(kāi)關(guān)將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號(hào)射出， 接收器再根據(jù)接收到的光線的強(qiáng)弱或有無(wú)對(duì)目標(biāo) 物體進(jìn)行探測(cè)。工作原理如圖 1.3a 所示。多數(shù)光電開(kāi)關(guān)選用的是波長(zhǎng)接近可見(jiàn)光的紅外線光波型，因此也稱 為紅外開(kāi)關(guān)。 紅外接近傳感器工作原理(b)紅外接近傳感器 圖 1.3 紅外接近傳感器及其工作原理 如圖 1.3b “創(chuàng)意之星”機(jī)器人所

6、使用的紅外光電開(kāi)關(guān)型號(hào)為E18-B0 ，規(guī)格數(shù)據(jù)為： VCC ：5V。 工作電流：小于 100mA 。 輸出形式： NPN 三極管 OC 輸出。 封裝形式：工程塑料。 紅外接近傳感器的是開(kāi)關(guān)量傳感器， 接 IO0IO11 的任意一個(gè)接口都可以通過(guò) NorthSTAR 進(jìn)行數(shù)值讀取和編程。 由于輸出是開(kāi)關(guān)量， 只能判斷在測(cè)量距離內(nèi)有無(wú)障礙物， 不能給出障礙的實(shí)際距離。 但是該傳感器帶有一個(gè)靈 第 3 頁(yè) 共 21 頁(yè) 指導(dǎo)教師簽名 蘇州市職業(yè)大學(xué)實(shí)訓(xùn)報(bào)告 院系 電子信息工程 班級(jí) 11電氣 2姓名 吳凡 學(xué)號(hào) 117301202 實(shí)訓(xùn)名稱 熟悉“創(chuàng)意之星”機(jī)器人套件 實(shí)訓(xùn)日期 2013 年 4

7、月 23 日 敏度調(diào)節(jié)旋鈕，可以調(diào)節(jié)傳感觸發(fā)的距離。 “創(chuàng)意之星”套件在出廠前已經(jīng)將感應(yīng)觸發(fā)距離調(diào)整到約20cm。 霍爾接近傳感器 霍爾效應(yīng)接近傳感器是利用霍爾效應(yīng)( Hall Effect )制成的接近開(kāi)關(guān)，主要用于檢測(cè)磁性物體。市場(chǎng)上常見(jiàn)的 霍爾接近傳感器的檢測(cè)距離為 10mm左右?；魻柦咏鼈鞲衅魇情_(kāi)關(guān)量傳感器， 接 IO0IO11 的任意一個(gè)接口都 可以通過(guò) NorthSTAR 進(jìn)行狀態(tài)讀取和編程， 使用方法和紅外接近傳感器一致。 圖 1.4 是“創(chuàng)意之星” 使用的霍 爾接近傳感器，前方突起是傳感器的探頭： 圖 1.4 霍爾接近傳感器 紅外測(cè)距傳感器 日本 SHARP 公司推出了一系列的

8、紅外測(cè)距傳感器( Infrared Range Finder )，用來(lái)測(cè)量前方物體和傳感器探頭 之間的距離。 GP2D12 是該系列傳感器中的典型。它的輸出為： 02.5V 模擬量(電壓值隨距離變化) ；量程范 圍 1080 cm 。這個(gè)型號(hào)的傳感器作為大多數(shù)微型移動(dòng)機(jī)器人的避碰和漫游測(cè)距用傳感器都是足夠的。另外還 可以用于檢測(cè)機(jī)器人各關(guān)節(jié)位置、姿態(tài)等。 GP2D12 主要是由紅外發(fā)射器、 PSD(位置敏感檢測(cè)裝置)及相關(guān)處理電路構(gòu)成，紅外發(fā)射器發(fā)射一束紅外光 線，紅外光線遇到障礙物被反射回來(lái)，通過(guò)透鏡投射到 PSD 上，投射點(diǎn)和 PSD 的中心位置存在偏差值 a， GP2D12 根據(jù)上圖所示

9、的 a、b、 三個(gè)值就可以計(jì)算出 H 的值，并輸出相應(yīng)電平的模擬電壓。 圖 1.5 GP2D12 及其原理圖 圖 1.6 列出了不同距離下，采用一個(gè) 16 位 A/D 轉(zhuǎn)換器對(duì)傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換后的結(jié)果。注意這種 傳感器的輸出不是線性的，也就是說(shuō)，輸出值與實(shí)際反射物距離并非成反比或正比關(guān)系，在使用的時(shí)候，要對(duì) 傳感器的這一特性進(jìn)行標(biāo)定，多測(cè)量一些數(shù)據(jù)，并采用查表的方式來(lái)得到輸出數(shù)據(jù)與實(shí)際距離的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 指導(dǎo)教師簽名 第 4 頁(yè) 共 21 頁(yè) 蘇州市職業(yè)大學(xué)實(shí)訓(xùn)報(bào)告 院系 電子信息工程 班級(jí) 11 電氣 2 姓名 吳凡 學(xué)號(hào) 117301202 實(shí)訓(xùn)名稱 熟悉“創(chuàng)意之星”機(jī)器人

10、套件 實(shí)訓(xùn)日期 2013 年 4 月 23 日 圖 1.6 GP2D12 測(cè)距結(jié)果與障礙物距離的關(guān)系 圖 1.7 為“創(chuàng)意之星”使用的 GP2D12 紅外測(cè)距傳感器，與常見(jiàn) GP2D12 不同的是我們?yōu)樗O(shè)計(jì)了一個(gè)類似機(jī) 器人頭部的外殼，可以方便地安裝到“創(chuàng)意之星”零件上。紅外測(cè)距傳感器為模擬量傳感器，接 AD0AD7 的 任意一個(gè)接口都可以通過(guò) NorthSTAR 進(jìn)行數(shù)值讀取和編程。傳感器的規(guī)格數(shù)據(jù)如下： 探測(cè)距離： 10-80cm 工作電壓： 4-5.5V 標(biāo)準(zhǔn)電流消耗： 33-50mA 輸出量：模擬量輸出，輸出電壓和探測(cè)距離非比例相關(guān) 圖 1.7 紅外測(cè)距傳感器 MultiFLEX ?

11、2-AVR 控制器的 AD 精度為 10 位，測(cè)量電壓范圍 05V ，對(duì)應(yīng)輸出值 01023。您如果要得到真 實(shí)的距離值需 要做 2 次 換算，假設(shè)從 NorthSTAR 讀取的 AD 值為 491，換 算為真 實(shí)電壓值為 5*(491/1023)=2.4V ，從 1.6 的對(duì)照?qǐng)D可以知道當(dāng)前傳感器探頭到障礙物的距離是10cm。 聲音傳感器 圖 1.8 是“創(chuàng)意之星”的聲音傳感器，聲音傳感器是開(kāi)關(guān)量傳感器，接 IO0IO11 的任意一個(gè)接口都可以通過(guò) NorthSTAR 進(jìn)行數(shù)值讀取和編程。 指導(dǎo)教師簽名 第 5 頁(yè) 共 21 頁(yè) 蘇州市職業(yè)大學(xué)實(shí)訓(xùn)報(bào)告 院系 電子信息工程 班級(jí) 11 電氣

12、2 姓名 吳凡 學(xué)號(hào) 117301202 實(shí)訓(xùn)名稱 熟悉“創(chuàng)意之星”機(jī)器人套件 實(shí)訓(xùn)日期 2013 年 4 月 23 日 聲音傳感器是一種很好的人機(jī)交互設(shè)備， 您可以借此讓機(jī)器人響應(yīng)您的動(dòng)作， 比如拍下手掌機(jī)器狗站起 來(lái)，快速拍手機(jī)器狗往前跑。高級(jí)版“創(chuàng)意之星”有麥克風(fēng)，它和這里的聲音傳感器不一樣，麥克風(fēng)接在 音頻輸入接口上，能夠采集人耳朵能夠聽(tīng)到的所有聲音，輸出連續(xù)的電平信號(hào)。聲音傳感器是 IO 量傳感器， 輸出只有 0或 1 兩種電平狀態(tài)，比如聲音高過(guò) 60分貝時(shí)輸出為 1，低于 60分貝輸出為 0。 圖 1.8 聲音傳感器 碰撞傳感器 碰撞傳感器是由一個(gè)按鈕開(kāi)關(guān)和外圍電路構(gòu)成， 其輸出信

13、號(hào)為數(shù)字信號(hào)。 當(dāng)按鈕按下時(shí)， 信號(hào)輸出端輸出低電 平；按鈕被釋放時(shí)，信號(hào)輸出高電平。 圖 1.9 是“創(chuàng)意之星”的碰撞傳感器，輸出開(kāi)關(guān)量信號(hào)，接 IO0IO11 的任意一個(gè)接口 都可以通過(guò) NorthSTAR 進(jìn)行數(shù)值讀取和編程。碰撞傳感器可以當(dāng)成機(jī)器人的觸角，或某些位置的限位開(kāi)關(guān)。 傾覆傳感器 姿態(tài)傳感器采集的是機(jī)器人的姿態(tài)信息，專業(yè)的姿態(tài)傳感器（電子羅盤(pán)、陀螺儀等）價(jià)格昂貴， “創(chuàng)意之星” 機(jī)器人套件提供了一個(gè)基本的姿態(tài)傳感器水銀開(kāi)關(guān)（輸出開(kāi)關(guān)量信號(hào)） 。 水銀開(kāi)關(guān)里有一個(gè)位于玻璃管， 可自由移動(dòng)的水銀粒。 水銀開(kāi)關(guān)輸出不同的信號(hào)與水銀粒在玻璃管的位置相關(guān)。 比如水銀粒位于玻璃管 A 端

14、時(shí)，水銀開(kāi)關(guān)輸出高電平；當(dāng)傳感器由于某種原因姿態(tài)改變過(guò)大移動(dòng)到玻璃管 B 端， 水銀開(kāi)關(guān)輸出低電平。 根據(jù)水銀開(kāi)關(guān)這種輸出信號(hào)與其本身姿態(tài)有關(guān)的特性， 我們可以借此來(lái)檢測(cè)機(jī)器人 的姿態(tài)。水銀開(kāi)關(guān)在測(cè)量機(jī)器人是否傾覆上非常好用且成本低廉，所以我們也常將之稱為傾覆傳感器。 圖 1.10 是“創(chuàng)意之星”的傾覆傳感器，輸出開(kāi)關(guān)量信號(hào)，接IO0IO11 的任意一個(gè)接口 都可以通過(guò) NorthSTAR 進(jìn)行數(shù)值讀取和編程。 第 6 頁(yè) 共 21 頁(yè) 指導(dǎo)教師簽名 蘇州市職業(yè)大學(xué)實(shí)訓(xùn)報(bào)告 院系 電子信息工程 班級(jí) 11 電氣 2 姓名 吳凡 學(xué)號(hào) 117301202 實(shí)訓(xùn)名稱 熟悉“創(chuàng)意之星”機(jī)器人套件 實(shí)

15、訓(xùn)日期2013 年 4 月 23 日 圖 1.10 傾覆傳感器 溫度傳感器 溫度傳感器是一種檢測(cè)溫度的部件。其核心是美國(guó) National Semiconductor 公司的 LM35 溫敏傳感器。這款傳 感器的標(biāo)稱溫度檢測(cè)范圍是 070 攝氏度。為了傳感器的安全起見(jiàn)，不要將傳感器放置在超過(guò) 80 攝氏度的環(huán) 境中，該傳感器并不具備防水能力，請(qǐng)不要用該傳感器測(cè)量水溫。 圖 1.11 是“創(chuàng)意之星”的溫度傳感器，輸出模擬量信號(hào)，接AD0AD7 的任意一個(gè)接口 都可以通過(guò) NorthSTAR 進(jìn)行數(shù)值讀取和編程。 ）很敏感，其核心元件是一只光敏電阻，其輸出信 圖 1.11 溫度傳感器 光強(qiáng)傳感器

16、光強(qiáng)傳感器對(duì)可見(jiàn)光波長(zhǎng)的光照強(qiáng)度（專業(yè)術(shù)語(yǔ)即“照度” 號(hào)為與光強(qiáng)相關(guān)的模擬信號(hào)。 圖 1.12 是“創(chuàng)意之星” 的光強(qiáng)傳感器， 輸出模擬量信號(hào)， 接 AD0AD7 的任意一個(gè)接口都可以通過(guò) NorthSTAR 進(jìn)行數(shù)值讀取和編程。 圖 1.12 光強(qiáng)傳感器 灰度傳感器 灰度傳感器通過(guò)自身的高亮白色 LED 照亮被檢測(cè)物體，被檢測(cè)物體反射 LED 的白光。由于不同的顏色對(duì)白 光的反射能力不一樣，同樣材質(zhì)白色反射度最高，黑色反射度最低?；叶葌鞲衅髑岸擞幸粋€(gè)光敏電阻，用于檢 測(cè)反射光的強(qiáng)弱，據(jù)此可以推斷出被檢測(cè)物體的灰度值。 圖 1.13 是“創(chuàng)意之星” 的灰度傳感器， 輸出模擬量信號(hào)， 接 AD0

17、AD7 的任意一個(gè)接口都可以通過(guò) NorthSTAR 進(jìn)行數(shù)值讀取和編程。 在機(jī)器人武術(shù)擂臺(tái)賽中或者足球機(jī)器人比賽中， 使用多個(gè)灰度傳感器組成陣列就可以判 斷比賽場(chǎng)地的顏色梯度。在巡線機(jī)器人案例中，可以作為區(qū)別白線與周圍地面的傳感器。 指導(dǎo)教師簽名 第 7 頁(yè) 共 21 頁(yè) 蘇州市職業(yè)大學(xué)實(shí)訓(xùn)報(bào)告 院系 電子信息工程 班級(jí) 11 電氣 2 姓名 吳凡 學(xué)號(hào) 117301202 實(shí)訓(xùn)名稱 熟悉“創(chuàng)意之星”機(jī)器人套件 實(shí)訓(xùn)日期2013 年 4 月 23 日 圖 1.14 灰度傳感器 刷電機(jī)、微型舵機(jī)、機(jī)器人專用舵機(jī)等。 式通訊接口為 制場(chǎng)合。 CDS 5516 的特點(diǎn)如下所示： 大扭矩： 16Kg

18、f cm 的持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)輸出扭矩， 大于 20Kgf cm 位置保持扭矩 高轉(zhuǎn)速：最高 0.16s/60 輸出轉(zhuǎn)速 DC 6.8V 14V 寬電壓范圍供電 0.32 位置分辨率 雙端輸出軸，適合安裝在機(jī)器人關(guān)節(jié) 高精度全金屬齒輪組，雙滾珠軸承 連接處 0 型環(huán)密封，防塵防濺水 4、執(zhí)行器 創(chuàng)意之星”配置了直流有 機(jī)器人常用的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)部件有直流有刷電機(jī)、直流無(wú)刷電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、舵機(jī)等。 proMOTION CDS 系列機(jī)器人舵機(jī)屬于一種集電機(jī)、伺服驅(qū)動(dòng)、總線 體的集成伺服單元，主要用于微型機(jī)器人的關(guān)節(jié)、輪子、履帶驅(qū)動(dòng)，也可用于其它簡(jiǎn)單位置控 位置伺服控制模式下轉(zhuǎn)動(dòng)范圍 0-300 在速度控制模式下可

19、連續(xù)旋轉(zhuǎn)，調(diào)速 總線連接，理論可串聯(lián) 254 個(gè)單元 高達(dá) 1M 通訊波特率 0.25KHz 的伺服更新率 具備位置、溫度、電壓、速度反饋 圖 1.15 CDS 5516 機(jī)器人舵機(jī) 總線通訊的特點(diǎn) CDS5516 采用半雙工串行異步總線通訊，控制器可以通過(guò)一個(gè) UART 接口，控制多達(dá) 255 個(gè)的 CDS5516 ?？?線是指能為多個(gè)功能部件服務(wù)的一組信息傳輸線， 它是計(jì)算機(jī)中系統(tǒng)與系統(tǒng)之間、 或者各部件之間進(jìn)行信息傳 送的公共通路。它由一定的物理線路和接口、數(shù)據(jù)協(xié)議規(guī)范所構(gòu)成。 CDS5516 的使用 指導(dǎo)教師簽名 第 8 頁(yè) 共 21 頁(yè) 蘇州市職業(yè)大學(xué)實(shí)訓(xùn)報(bào)告 院系 電子信息工程 班

20、級(jí) 11 電氣 2 姓名 吳凡 學(xué)號(hào) 117301202 實(shí)訓(xùn)名稱 熟悉“創(chuàng)意之星”機(jī)器人套件 實(shí)訓(xùn)日期2013 年 4 月 23 日 如上一小節(jié)的介紹， CDS5516 采用半雙工串行異步總線進(jìn)行控制， 每個(gè)舵機(jī)都有自己?jiǎn)为?dú)的 ID 號(hào)， 在機(jī)器人 構(gòu)型搭建時(shí)需要對(duì) ID 號(hào)進(jìn)行配置，以免機(jī)器人的某些關(guān)節(jié)的 ID 號(hào)重疊。博創(chuàng)出廠的 CDS5516 默認(rèn) ID 為 1， 在“創(chuàng)意之星”包裝盒里有 CDS5516 ID 編號(hào)的不干膠，設(shè)好 ID 后可以將不干膠粘貼到舵機(jī)后蓋上，避免遺 忘。 CDS5516 有專用的調(diào)試環(huán)境 RobotServo Terminal，在這個(gè)環(huán)境下，可以設(shè)置舵機(jī) I

21、D 、波特率、工作模式、速 度限制、 角度限制、 電壓限制等等。 CDS5516 采用總線式通訊， 可以串聯(lián)使用。 需要注意的是： 每個(gè) CDS5516 需要使用不同 ID；每串 CDS5516 的數(shù)量不能太多，最好是 6個(gè)以下。正常工作下單個(gè) CDS5516 的電流可能 達(dá)到 500mA1A ，堵轉(zhuǎn)電流可達(dá)到 2.5A ，單組 6 個(gè) CDS5516 的工作電流可能達(dá)到 3-8A 。這樣的電流會(huì)讓舵 機(jī)線發(fā)熱，并產(chǎn)生比較大的電壓降，最后一個(gè) CDS5516 可能因?yàn)檠赝径鏅C(jī)線的分壓而導(dǎo)致工作電壓過(guò)低， CDS5516 在電壓過(guò)低時(shí)會(huì)出現(xiàn)復(fù)位、數(shù)據(jù)通訊不正常等等狀況。 圖 1.16 CDS55

22、16 舵機(jī)的串聯(lián)使用 CDS5516 的自我保護(hù) CDS5516 還有其它的功能，諸如角度限制、扭矩限制等。在搭建機(jī)器人過(guò)程中，這些功能很是重要，某些時(shí) 候需要根據(jù)構(gòu)型進(jìn)行重新配置。 在使用傳統(tǒng) R/C 舵機(jī)時(shí)，經(jīng)常遇見(jiàn)舵機(jī)長(zhǎng)時(shí)間卡死，導(dǎo)致過(guò)熱燒毀的現(xiàn)象，這是舵機(jī)自我保護(hù)功能不完善的 一種表現(xiàn)。在實(shí)際使用過(guò)程中，每一個(gè)舵機(jī)的使用條件都是不一樣的，有些舵機(jī)的使用環(huán)境非常良好，有些則 是工作條件惡劣。 比如機(jī)械手根部關(guān)節(jié) （圖 1.16 的 1 、2 關(guān)節(jié)），負(fù)載遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于機(jī)械手爪 （圖 1.16 的 7 關(guān)節(jié)）。 CDS5516 會(huì)實(shí)時(shí)檢測(cè)工作電流、負(fù)載、溫度，借此判斷各種工作狀態(tài)。當(dāng)出現(xiàn)過(guò)載、過(guò)

23、熱、過(guò)壓、指令錯(cuò)誤 等就會(huì)發(fā)出報(bào)警信息，甚至直接卸載以保護(hù)舵機(jī)。如下表所示， CDS5516 定義了 7 種錯(cuò)誤、危險(xiǎn)的工作狀態(tài)， 可定義 CDS5516 對(duì)這 7 中工作狀態(tài)的應(yīng)對(duì)措施，比如報(bào)警、指示燈閃亮、卸載等。 注意：上文提到的“卸載”這個(gè)概念，可以將其理解為“切斷扭矩輸出”。 CDS5516 卸載進(jìn)入保護(hù)模式，意思 是 CDS5516 由于出現(xiàn)錯(cuò)誤工作狀態(tài)，進(jìn)入保護(hù)模式，切斷舵機(jī)的扭矩輸出，舵機(jī)處于沒(méi)有力量的狀態(tài)。卸載 這個(gè)概念在接下去的章節(jié)里還會(huì)重復(fù)出現(xiàn)。 表 1.3 CDS5516 保護(hù)狀態(tài)說(shuō)明 指導(dǎo)教師簽名 第 9 頁(yè) 共 21 頁(yè) 蘇州市職業(yè)大學(xué)實(shí)訓(xùn)報(bào)告 院系 電子信息工程

24、班級(jí) 11 電氣 2 姓名 吳凡 學(xué)號(hào) 117301202 實(shí)訓(xùn)名稱 熟悉“創(chuàng)意之星”機(jī)器人套件 實(shí)訓(xùn)日期2013 年 4 月 23 日 名稱 詳細(xì)說(shuō)明 0 - 指令錯(cuò)誤 如果收到一個(gè)未定義的指令或收到 ACTION 前未收到 REG WRITE 過(guò)載 位置模式運(yùn)行時(shí)負(fù)載大于最大輸出扭矩 校驗(yàn)和錯(cuò) 指令校驗(yàn)和錯(cuò)誤 指令超范圍 指令超過(guò)指定范圍 過(guò)熱 溫度超過(guò)指定范圍 角度超范圍 角度超過(guò)設(shè)定范圍 過(guò)壓欠壓 電壓超過(guò)指定范圍 可以對(duì)以上的保護(hù)措施進(jìn)行參數(shù)調(diào)節(jié)，以達(dá)到適合使用條件又能保護(hù) CDS5516 的目的。主要有以下四個(gè) 方面： 角度限制 CDS5516 在舵機(jī)模式下，有效角度控制范圍是0-

25、300，對(duì)應(yīng)控制量為 0-1023 。在某些運(yùn)用場(chǎng)合，可能需 要限制舵機(jī)的轉(zhuǎn)角，比如舵機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)200之后可能出現(xiàn)卡死，需要將角度限制設(shè)置為0-682（控制量 682 對(duì) 應(yīng)角度 200），當(dāng)控制指令在 0-682 之間， 舵機(jī)能夠按照指令運(yùn)動(dòng)； 指令如果超過(guò) 682，舵機(jī)將保持到 682 位置，不會(huì)往更高角度運(yùn)轉(zhuǎn)。 電壓限制 可以設(shè)置 CDS5516 的工作電壓范圍， 由于硬件設(shè)計(jì)的限制， CDS5516 的工作電壓是 6.8V-14V ，低于 6.8V CDS5516 將不能正常工作，高于 14V 會(huì)燒毀 CDS5516 。設(shè)定好電壓限制之后，當(dāng) CDS5516 上的加載電壓 高于或低于此范圍

26、舵機(jī)將會(huì)置位錯(cuò)誤標(biāo)志位，軟件的“電壓超范圍”指示燈會(huì)點(diǎn)亮。 溫度限制 CDS5516 能夠檢測(cè)自身工作溫度，溫度過(guò)高可能會(huì)燒毀舵機(jī)?？梢栽O(shè)置正常工作溫度范圍，當(dāng) CDS5516 檢測(cè)到溫度過(guò)高后，舵機(jī)將會(huì)強(qiáng)制卸載停止工作。 轉(zhuǎn)矩限制 “轉(zhuǎn)矩限制”限制了 CDS5516 的最大工作電流，起到限制 CDS5516 的最大輸出扭矩的作用。 在機(jī)器人手 掌關(guān)節(jié)或需要長(zhǎng)時(shí)間堵轉(zhuǎn)的場(chǎng)合常常用到這個(gè)功能，默認(rèn)為最大值1023，即為最大扭矩輸出。通過(guò)限制扭 矩大小，可以讓機(jī)械手爪能夠抓起草莓，而又不會(huì)將草莓捏碎。 CDS5516 的調(diào)試設(shè)置軟件 CDS5516 的基礎(chǔ)參數(shù)設(shè)置、保護(hù)參數(shù)調(diào)節(jié)、性能測(cè)試等都可以通

27、過(guò)RobotSevo Terminal 軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)?？梢?在光盤(pán)“ InnSTAR 產(chǎn)品光盤(pán) 部件資料匯總 CDS5516 機(jī)器人舵機(jī)”里找到軟件和軟件幫助說(shuō)明。 第 10 頁(yè) 共 21 頁(yè) 指導(dǎo)教師簽名 蘇州市職業(yè)大學(xué)實(shí)訓(xùn)報(bào)告 院系 電子信息工程 班級(jí) 11 電氣 2 姓名 吳凡 學(xué)號(hào) 117301202 實(shí)訓(xùn)名稱 熟悉“創(chuàng)意之星”機(jī)器人套件 實(shí)訓(xùn)日期 2013 年4 月 23日 圖 1.17 RobotSevo Terminal 5、 NorthSTAR 圖形化開(kāi)發(fā)環(huán)境 NorthSTAR 是一個(gè)圖形化交互式機(jī)器人控制程序開(kāi)發(fā)工具。在 NorthSTAR 中，通過(guò)鼠標(biāo)的拖動(dòng)類似邏 輯框的控

28、件和對(duì)控件做簡(jiǎn)單的屬性設(shè)置，就可以快捷的編寫(xiě)機(jī)器人控制程序。程序編輯完后，可以編譯并 下載到機(jī)器人控制器中運(yùn)行。 NorthSTAR 編程環(huán)境具有操作簡(jiǎn)便、功能強(qiáng)大特點(diǎn)，能在圖標(biāo)拖動(dòng)中創(chuàng)建復(fù) 雜的邏輯，讓機(jī)器人按照意愿動(dòng)作。 安裝及使用介紹 直接運(yùn)行產(chǎn)品光盤(pán)中的安裝文件（ “ InnSTAR 產(chǎn)品光盤(pán) NorthSTAR 圖形化集成開(kāi)發(fā)環(huán)境” ），按照提 示操作即可。此外，可以從 http:/robot.up- 下載程序的最新版本。需要注意的是圖 1.18 中可以選擇 安裝組件， NorthSTAR 是主程序， Stk500_tool 是下載工具。如果已經(jīng)安裝了 AVRStudio ，就不需要

29、安裝 Stk500_tool 。圖 1.18 安裝組件選擇 指導(dǎo)教師簽名 第 11 頁(yè) 共 21 頁(yè) 蘇州市職業(yè)大學(xué)實(shí)訓(xùn)報(bào)告 院系 電子信息工程 班級(jí) 11 電氣 2姓名 吳凡 學(xué)號(hào) 117301202 實(shí)訓(xùn)名稱 熟悉“創(chuàng)意之星”機(jī)器人套件 實(shí)訓(xùn)日期 2013 年 4 月 23 日 使用流程圖開(kāi)發(fā) NorthSTAR 的詳細(xì)操作可以參考 NorthSTAR 幫助文檔，幫助文件可以從開(kāi)始- 程序 -NorthSTAR 目錄 -NorthSTAR_Help 內(nèi)打開(kāi)，或者運(yùn)行 NorthSTAR 后，在幫助菜單中點(diǎn)擊“幫助主題”即可打開(kāi)幫助文檔。 這里通過(guò)一個(gè)例子來(lái)學(xué)習(xí) NorthSTAR 的使用。

30、該例子的目的是用一個(gè)開(kāi)關(guān)控制舵機(jī)的正反轉(zhuǎn)。 從開(kāi)始 -程序 -NorthSTAR 目錄運(yùn)行程序，從菜單或者工具欄選擇“新建”，彈出工程選項(xiàng)，選擇控制器為 MultiFlex2-A VR，選擇構(gòu)型為 Customized，如圖 1.19所示；點(diǎn)擊下一步按鈕，設(shè)置舵機(jī)個(gè)數(shù)為2，將 ID 為 2 的舵機(jī)設(shè)置為電機(jī)模式， 如圖 1.20所示；點(diǎn)擊下一步按鈕， 不用設(shè)置 AD ，直接點(diǎn)擊下一步， 如圖 1.21 所示； 設(shè)置 IO 個(gè)數(shù)為 2，點(diǎn)擊完成，如圖 1.22 所示： 圖 1.19 設(shè)置控制器和構(gòu)型 第 12 頁(yè) 共 21 頁(yè) 指導(dǎo)教師簽名 蘇州市職業(yè)大學(xué)實(shí)訓(xùn)報(bào)告 院系 電子信息工程 班級(jí) 11

31、 電氣 2 姓名 吳凡 學(xué)號(hào) 117301202 實(shí)訓(xùn)名稱 熟悉“創(chuàng)意之星”機(jī)器人套件 實(shí)訓(xùn)日期 2013 年 4 月 23 日 圖 1.20 設(shè)置舵機(jī) 圖 1.21 設(shè)置 AD 指導(dǎo)教師簽名 第 13 頁(yè) 共 21 頁(yè) 蘇州市職業(yè)大學(xué)實(shí)訓(xùn)報(bào)告 院系 電子信息工程 班級(jí) 11 電氣 2 姓名 吳凡 學(xué)號(hào) 117301202 實(shí)訓(xùn)名稱 熟悉“創(chuàng)意之星”機(jī)器人套件 實(shí)訓(xùn)日期2013 年 4 月 23 日 圖 1.22 設(shè)置 IO 創(chuàng)建“ while ”和“ while-end ”模塊，如圖 1.23 所示； 圖 1.23 創(chuàng)建“ while ”和“ while-end ”模塊 添加變量以保存?zhèn)鞲衅?/p>

32、的值，設(shè)置屬性如圖 1.24 所示； 指導(dǎo)教師簽名 第 14 頁(yè) 共 21 頁(yè) 蘇州市職業(yè)大學(xué)實(shí)訓(xùn)報(bào)告 院系 電子信息工程 班級(jí) 11電氣 2 姓名 吳凡 學(xué)號(hào) 117301202 實(shí)訓(xùn)名稱 熟悉“創(chuàng)意之星”機(jī)器人套件 實(shí)訓(xùn)日期 2013 年 4 月 23 日 圖 1.24 添加變量以保存?zhèn)鞲衅鞯闹?創(chuàng)建“ IO Input ”模塊查詢開(kāi)關(guān)的狀態(tài)，設(shè)置屬性如圖 1.25 所示； 第 15 頁(yè) 共 21 頁(yè) 指導(dǎo)教師簽名 蘇州市職業(yè)大學(xué)實(shí)訓(xùn)報(bào)告 院系 電子信息工程 班級(jí) 11 電氣 2 姓名 吳凡 學(xué)號(hào) 117301202 實(shí)訓(xùn)名稱 熟悉“創(chuàng)意之星”機(jī)器人套件 實(shí)訓(xùn)日期2013 年 4 月 23

33、 日 圖 1.26 初步連接各模塊 1.27 所示； 創(chuàng)建“ if”和“ if-end ”模塊，判斷開(kāi)關(guān)狀態(tài)，設(shè)置屬性如圖 第 16 頁(yè) 共 21 頁(yè) 指導(dǎo)教師簽名 蘇州市職業(yè)大學(xué)實(shí)訓(xùn)報(bào)告 院系 電子信息工程 班級(jí) 11 電氣 2 姓名 吳凡 學(xué)號(hào) 117301202 實(shí)訓(xùn)名稱 熟悉“創(chuàng)意之星”機(jī)器人套件 實(shí)訓(xùn)日期 2013 年 4 月 23 日 圖 1.27 設(shè)置“ if ”模塊屬性 1.28 所示； 創(chuàng)建“ Servo”模塊，根據(jù)開(kāi)關(guān)狀態(tài)讓舵機(jī)正轉(zhuǎn)，設(shè)置屬性如圖 圖 1.28 設(shè)置“ Servo”模塊屬性 連接模塊如圖 1.29； 圖 1.29 連接模塊 創(chuàng)建“ Servo”模塊，讓舵機(jī)反

34、轉(zhuǎn)，設(shè)置屬性如圖1.30 所示； 第 17 頁(yè) 共 21 頁(yè) 指導(dǎo)教師簽名 蘇州市職業(yè)大學(xué)實(shí)訓(xùn)報(bào)告 院系 電子信息工程 班級(jí) 11 電氣 2 姓名 吳凡 學(xué)號(hào) 117301222 實(shí)訓(xùn)名稱 熟悉“創(chuàng)意之星”機(jī)器人套件 實(shí)訓(xùn)日期 2013 年 4 月 23 日 圖 1.30 設(shè)置“ Servo”模塊屬性 創(chuàng)建“ Delay”模塊，讓舵機(jī)有時(shí)間執(zhí)行動(dòng)作，設(shè)置屬性如圖1.31； 1.31 設(shè)置“ Delay ”模塊屬性 連接所有模塊如圖 1.32； 指導(dǎo)教師簽名 第 18 頁(yè) 共 21 頁(yè) 蘇州市職業(yè)大學(xué)實(shí)訓(xùn)報(bào)告 院系 電子信息工程 班級(jí) 11 電氣 2 姓名 吳凡 學(xué)號(hào) 117301202 實(shí)訓(xùn)名

35、稱 熟悉“創(chuàng)意之星”機(jī)器人套件 實(shí)訓(xùn)日期2013 年 4 月 23 日 從菜單或者工具欄選擇“ Compile”，結(jié)果如圖 1.33 所示； 圖 1.33 編譯結(jié)果 圖 1.32 連接所有模塊后 （m）連接控制器，從菜單或者工具欄選擇“Download ”，即可下載程序；把 ID 為 1和 2的舵機(jī)連接到 控制器上，將一個(gè)插入 IO0 通道，按下開(kāi)關(guān)和放開(kāi)時(shí)，舵機(jī)就會(huì)正反轉(zhuǎn)。 至此，我們已經(jīng)完成了開(kāi)關(guān)控制舵機(jī)正反轉(zhuǎn)的例子。更詳細(xì)的使用說(shuō)明，可以參考 NorthSTAR_Help 。 手寫(xiě)代碼開(kāi)發(fā) 在流程圖編輯過(guò)程中，如果需要手動(dòng)輸入代碼，從 Tools 菜單或者工具欄點(diǎn)擊 Edit Code，軟件就會(huì)切換 到代碼編輯模式，如圖 1.34 所示。此時(shí)手動(dòng)輸入代碼，然后編譯，下載，即可運(yùn)行程序。圖中選中的區(qū) 域即為手動(dòng)輸入的代碼?？梢酝ㄟ^(guò) File 菜單下的 Save Code 將代碼窗口的代碼保存成 .c 或者 .cpp 文件， 或者通過(guò) Load Code 來(lái)加載代碼文件到代碼窗口。 指導(dǎo)教師簽名 第 19 頁(yè) 共 21 頁(yè) 蘇州市職業(yè)大學(xué)實(shí)訓(xùn)報(bào)告 院系 電子信息工程 班級(jí) 11 電氣 2 姓名 吳凡 學(xué)號(hào) 117301202 實(shí)訓(xùn)名稱 熟悉“創(chuàng)意之星”機(jī)器人套件 實(shí)訓(xùn)日期2013 年 4 月 23 日 圖 1.34 代碼編輯模式